一种模拟停缸及优化气门机构仿真方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及仿真计算领域，尤其涉及一种模拟停缸及优化气门机构仿真方法、装置及存储介质。

背景技术

停缸技术也称为可变排量技术，是指发动机在部分负荷下运行时，通过相关机构切断部分气缸的燃油供给、点火和进排气，停止其工作，使剩余工作气缸负荷率增大，以提高效率，降低燃油消耗。

目前对于停缸技术的研究较少，停缸过程中气门机构的运动对发动机各项性能的影响尚不完全明确，且现有的仿真方法对模拟过程进行了大量简化，和实际发动机停缸模式存在较大差异。因此对发动机停缸过程的更深入研究需要基于更贴近实际的仿真计算来进行进一步研究分析。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种模拟停缸及优化气门机构仿真方法、装置及存储介质，用于优化发动机停缸模式和气门机构。

本申请第一方面提供了一种模拟停缸及优化气门机构仿真方法，所述方法包括：

获取发动机数据及试验数据；

根据所述发动机数据及所述试验数据完成基础发动机模型标定；

设定停缸模式下的气缸和气门机构的动作预设；

添加停缸模式开关量及气门动作开关量；

改变所述基础发动机模型的接口，添加信号流；

添加代码模块并关联所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量和所述接口，实现对气缸及气门动作的控制；

判断所述气缸及气门动作是否符合所述动作预设；

若所述气缸及气门动作不符合所述动作预设，则对比所述气缸及气门动作和所述动作预设的区别；

根据所述区别，调整所述代码模块执行的逻辑，获得新的气缸及气门动作；

调整后，判断所述新的气缸及气门动作是否符合所述动作预设，重复直至气缸及气门动作符合所述动作预设；

若所述气缸及气门动作符合所述动作预设，则将所述代码模块、所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量、所述接口和所述信号流固定，获得固定后的结构。

可选的，在获得固定后的结构之后，还包括：

使发动机在所述固定后的结构下工作；

对所述发动机的性能进行计算，提取计算结果；

分析所述计算结果是否满足指标；

若否，则对所述固定后的结构的气门机构进行优化，并重新对比优化后的计算结果与指标；

若是，则输出优化后的结构及所述发动机的最终性能结果。

可选的，对气门机构进行优化包括：

对气门机构进行动力学分析，获得分析结果；

根据分析结果，调整或替换气门结构。

可选的，所述发动机数据指建立发动机模型所需的发动机物理结构参数数据，所述试验数据是指能表征此发动机性能的基础测试数据。

可选的，所述停缸模式开关量对应不同的停缸模式，所述气门动作开关量对应不同的气门动作。

可选的，添加代码模块并关联开关和接口，控制气缸及气门动作包括：

在控制模块中添加代码，使控制模块生成代码模块；

代码模块分别与开关和接口关联；

代码模块根据代码控制气缸及气门动作。

本申请第二方面提供了一种模拟停缸及优化气门机构仿真装置，所述装置包括：

获取单元，所述获取单元用于获取发动机数据及试验数据；

标定单元，所述标定单元用于根据所述发动机数据及所述试验数据完成基础发动机模型标定；

设定单元，所述设定单元用于设定停缸模式下的气缸和气门机构的动作预设；

开关量单元，所述开关量单元用于添加停缸模式开关量及气门动作开关量；

信号流单元，所述信号流单元用于改变所述基础发动机模型的接口，并添加信号流；

代码模块单元，所述代码模块单元用于添加代码模块并关联所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量和所述接口，实现对气缸及气门动作的控制；

第一判断单元，所述第一判断单元用于判断所述气缸及气门动作是否符合所述动作预设；

对比单元，所述对比单元用于当所述第一判断单元确定所述气缸及气门动作不符合所述动作预设时，则对比所述气缸及气门动作和所述动作预设的区别；

调整单元，所述调整单元用于根据所述区别，调整所述代码模块执行的逻辑，获得新的气缸及气门动作；

第二判断单元，所述第二判断单元用于调整后，判断所述新的气缸及气门动作是否符合所述动作预设，重复直至气缸及气门动作符合所述动作预设；

固定单元，所述固定单元用于当所述第二判断单元确定所述气缸及气门动作符合所述动作预设时，则将所述代码模块、所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量、所述接口和所述信号流固定，获得固定后的结构。

可选的，在所述固定单元之后，还包括：

执行单元，所述执行单元用于使发动机在所述固定后的结构下工作；

计算单元，所述计算单元用于对所述发动机的性能进行计算，提取计算结果；

分析单元，所述分析单元用于分析所述计算结果是否满足指标；

优化单元，所述优化单元用于若所述计算结果不满足指标，则对所述固定后的结构的气门机构进行优化，并重新对比优化后的计算结果与指标；

输出单元，所述输出单元用于若所述计算结果满足指标，则输出优化后的结构及所述发动机的最终性能结果。

本申请第三方面提供了一种模拟停缸及优化气门机构仿真装置，所述装置包括：

处理器、存储器、输入输出单元以及总线；

所述处理器与所述存储器、所述输入输出单元以及所述总线相连；

所述存储器保存有程序，所述处理器调用所述程序以执行第一方面以及第一方面中任一项可选的所述模拟停缸及优化气门机构仿真方法。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行时执行第一方面以及第一方面中任一项可选的所述模拟停缸及优化气门机构仿真方法。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请的模拟停缸及优化气门机构仿真方法通过建立模型结构、设定气缸和气门的动作预设、通过代码控制气缸和气门动作，进而对比代码控制下的气缸和气门动作和动作预设，为发动机开发过程中多种复杂的停缸和气门动作模式都提供了一种可有效实现的控制方法，为气门提供了更多的变化可能，且可以获取多种复杂停缸工作和气门变化模式下的发动机性能参数，使仿真结果更贴近现实情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个实施例提供的模拟停缸及优化气门机构仿真方法流程示意图；

图2是本申请另一个实施例提供的模拟停缸及优化气门机构仿真方法流程示意图；

图3是本申请一个实施例提供的模拟停缸及优化气门机构仿真装置的结构示意图；

图4是本申请另一个实施例提供的模拟停缸及优化气门机构仿真装置的结构示意图。

具体实施方式

在发动机研究开发过程中，仿真计算作为一种通过计算软件复现发动机工作过程和性能结果，并在一定程度上通过技术控制，给出高置信度预测结果的手段方法，已成为发动机研究开发过程中重要的开发工具。

基于此，本申请提供了一种模拟停缸及优化气门机构仿真方法，用于优化发动机停缸模式和气门机构。

需要说明的是，本申请提供的模拟停缸及优化气门机构仿真方法，可以应用于终端也可以应用于系统，还可以应用于服务器上，例如终端可以是智能手机或电脑、平板电脑、智能电视、智能手表、便携计算机终端也可以是台式计算机等固定终端。为方便阐述，本申请中以终端为执行主体进行举例说明。

请参阅图1，图1为本申请提供的模拟停缸及优化气门机构仿真方法一个实施例流程示意图，该模拟停缸及优化气门机构仿真方法包括：

101、获取发动机数据及试验数据；

在本实施例中，所述发动机数据指建立发动机模型所需的发动机物理结构数据，如缸径、行程、连杆长度、压缩比、管道容积、气门型线等发动机数据。所述试验数据是指能表征此发动机性能的基础测试数据，如发动机万有试验数据、发动机外特性试验数据等。

102、根据所述发动机数据及所述试验数据完成基础发动机模型标定；

在本实施例中，所述标定过程为常规的模型标定过程，对于发动机模型的标定，旨在通过标定使模型具有较高的精度，可以反映真实发动机的性能。本实施例基于仿真软件模拟6缸发动机采用1/2停缸模式工作时气门机构动作及发动机性能，即所述基础发动机模型为采用1/2停缸模式的6缸发动机模型。

103、设定停缸模式下的气缸和气门机构的动作预设；

在本实施例中，获得步骤102的基础发动机模型后，需要对发动机进行停缸动作时气缸和气门机构等的执行动作进行分解，并将分解出来的动作作为动作预设。例如，6缸发动机进行1/2停缸模式下，原来的一个工作循环为以1-5-3-6-2-4的发火顺序进行6缸交替工作，若要切换成新的一个工作循环为仅3缸交替工作，需要重新设定气缸的动作及发火顺序，同时也要对需求的气门动作进行考虑；即可以将原来的工作循环调整为先1-6-2缸工作，再4-3-5缸工作，并对应调整气门动作，以上述的调整为新的工作循环，并将此时的气缸和气门的动作设定为动作预设。

另需说明的是，动作预设为任何可实现的合理动作，根据不同的改变因素进行调整，改变因素可以是发动机工作均匀性或排气均匀性等；气门的动作不仅仅是简单的完全开启或完全关闭。

104、添加停缸模式开关量及气门动作开关量；

在本实施例中，完成停缸动作和气门动作预设后，需要添加必须的开关量，开关量便于控制停缸模式的切换和气门动作的改变，停缸模式开关量对应不同的停缸模式。例如，设定当停缸模式开关量为0时，发动机以正常模式进行运转，当切换停缸模式开关量为1时，发动机切换至1/2模式进行运转。气门机构同理，气门动作开关量对应不同的气门动作，以满足停缸模式时的发动机控制需求。

105、改变所述基础发动机模型的接口，添加信号流；

在本实施例中，添加必须的接口，用于传输必要的信号流，以满足接下来的步骤106的代码模块所需的输入和输出需求，以及完成各模块之间交互。例如，控制模块需要接收停缸模式和气门动作模式的开关量指令信号，也需对当前气缸的运行状态进行监控，对输入进行处理后，向气缸和气门机构发送具体的执行动作。

106、添加代码模块并关联所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量和所述接口，实现对气缸及气门动作的控制；

在本实施例中，添加必须的接口和信号流后，在控制模块中添加代码，使控制模块生成代码模块，并使代码模块分别与开关量和接口关联，进而通过代码来实现气缸和气门的具体动作。例如，使用发动机循环数来进行逻辑判断，要实现1/2停缸模式时，控制模块接收当前实际运行的循环数代码，再进行逻辑判断在此循环内需要哪3个缸进行工作，然后再对此3个缸的气门动作进行设定输出。

具体的表现例如，气缸动作的实现由发火顺序(活塞相位)以及喷油器的喷油动作定义，气门动作的具体实现需要再将单个循环进行分解，按照气缸的动作依次设定所需的气门动作。若需要第一个循环内为1-6-2缸工作，第二个循环内为4-3-5缸工作，则对应工作缸设定单独的触发机制，即向控制模块添加能够使1-6-2缸可以正常开启气门，而4-3-5缸按照需求进行动作的代码，然后将生成的代码模块分别与对应的开关量和接口关联。

107、判断所述气缸及气门动作是否符合所述动作预设；若是，则执行步骤111；若否则执行步骤108；

在本实施例中，步骤104至105通过代码控制气缸和气门的动作，完成控制后，需要检查气缸及气门动作是否符合所述动作预设，进而判断所述代码是否能够正确运行。

108、对比所述气缸及气门动作和所述动作预设的区别；

在本实施例中，若气缸及气门动作和预设动作不一致，需要对气缸及气门动作和预设动作进行对比，分析出现区别的原因，检查代码是否正确。

109、根据所述区别，调整所述代码模块执行的逻辑，获得新的气缸及气门动作；

在本实施例中，出现不一致的情况后，需对步骤106的代码模块逻辑进行调试，如在以本方法构建1/2停缸模式气缸及气门动作时，出现了气门非正常开启/关闭导致发动机某缸无法正常工作、发动机无法均匀工作或无法在飞轮端输出稳定的扭矩等情况，需要调整代码，使气门正常开启或关闭。

110、调整后，判断所述新的气缸及气门动作是否符合所述动作预设，重复直至气缸及气门动作符合所述动作预设；

111、将所述代码模块、所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量、所述接口和所述信号流固定，获得固定后的结构。

在本实施例中，完成步骤104至110的步骤后，当气缸及气门动作符合所述动作预设时，将所述代码模块、所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量、所述接口和所述信号流固定，固化为能够正确工作的结构。例如，已将1/2停缸模式调试完成并确认无误，可将所述代码模块、所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量、所述接口和所述信号流固定，固化为1/2停缸模式所需结构。

本申请的模拟停缸及优化气门机构仿真方法通过建立模型结构、设定气缸和气门的动作预设、通过代码控制气缸和气门动作，进而对比代码控制下的气缸和气门动作和动作预设，为发动机开发过程中多种复杂的停缸和气门动作模式都提供了一种可有效实现的控制方法，为气门提供了更多的变化可能，且可以获取多种复杂停缸工作和气门变化模式下的发动机性能参数，使仿真结果更贴近现实情况。

在实际中，完成模拟停缸模式并将调试完成的结构固定下来之后，还需要针对气门结构参数和发动机停缸模式进行反复的调整优化，直至获取满足指标的优化结果，本申请提供了另一个实施例对此进行详细阐述：

参阅图2，该实施例包括：

201、使发动机在所述固定后的结构下工作；

在本实施例中，固定后的结构为上一个实施例中步骤111获得的结构，即对所述结构进行优化。

202、对所述发动机的性能进行计算，提取计算结果；

203、分析所述计算结果是否满足指标，若否，则执行步骤204；若是，则执行步骤205；

在本实施例中，获取发动机工作过程中或完成工作后的性能，并计算和提取计算结果，进一步分析计算结果是否满足预期的指标，例如，如可对停缸模式下，发动机工作缸和非工作缸的缸内质量、缸内温度、缸内压力、进排气过程、发动机比油耗、空燃比水平、泵气损失等进行深入分析是否满足需求，是否存在优化空间。

204、对所述固定后的结构的气门机构进行优化，并重新对比优化后的计算结果与指标；

在本实施例中，若计算结果不满足预期的指标或存在可以优化的空间，则可对气门机构进行调整，例如，对气门机构进行动力学分析，获得分析结果；并根据分析结果，调整或替换气门结构，并进行重新计算分析并优化直至满足指标需求，得到理想的工作模式。

205、输出优化后的结构及所述发动机的最终性能结果。

在本实施例中，完成优化后，即可将优化后的结构及所述发动机的最终性能结果作为优化结果输出，所述优化结果可用于指导现实的停缸模式控制策略及相关硬件开发工作。

上述实施例对本申请提供的模拟停缸及优化气门机构仿真方法进行了介绍，下面对本申请提供的模拟停缸及优化气门机构仿真装置以及存储介质的实施例进行描述：

参阅图3，该模拟停缸及优化气门机构仿真装置包括：

获取单元301，所述获取单元301用于获取发动机数据及试验数据；

标定单元302，所述标定单元302用于根据所述发动机数据及所述试验数据完成基础发动机模型标定；

设定单元303，所述设定单元303用于设定停缸模式下的气缸和气门机构的动作预设；

开关量单元304，所述开关量单元304用于添加停缸模式开关量及气门动作开关量；

信号流单元305，所述信号流单元305用于改变所述基础发动机模型的接口，并添加信号流；

代码模块单元306，所述代码模块单元306用于添加代码模块并关联所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量和所述接口，实现对气缸及气门动作的控制；

第一判断单元307，所述第一判断单元307用于判断所述气缸及气门动作是否符合所述动作预设；

对比单元308，所述对比单元308用于当所述第一判断单元307确定所述气缸及气门动作不符合所述动作预设时，则对比所述气缸及气门动作和所述动作预设的区别；

调整单元309，所述调整单元309用于根据所述区别，调整所述代码模块执行的逻辑，获得新的气缸及气门动作；

第二判断单元310，所述第二判断单元310用于调整后，判断所述新的气缸及气门动作是否符合所述动作预设，重复直至气缸及气门动作符合所述动作预设；

固定单元311，所述固定单元311用于当所述第二判断单元310确定所述气缸及气门动作符合所述动作预设时，则将所述代码模块、所述停缸模式开关量、所述气门动作开关量、所述接口和所述信号流固定，获得固定后的结构。

可选的，在所述固定单元311之后，还包括：

执行单元312，所述执行单元312用于使发动机在所述固定后的结构下工作；

计算单元313，所述计算单元313用于对所述发动机的性能进行计算，提取计算结果；

分析单元314，所述分析单元314用于分析所述计算结果是否满足指标；

优化单元315，所述优化单元315用于若所述计算结果不满足指标，则对所述固定后的结构的气门机构进行优化，并重新对比优化后的计算结果与指标；

输出单元316，所述输出单元316用于若所述计算结果满足指标，则输出优化后的结构及所述发动机的最终性能结果。

参阅图4，本申请还提供了一种模拟停缸及优化气门机构仿真装置，包括：

处理器401、存储器402、输入输出单元403、总线404；

处理器401与存储器402、输入输出单元403以及总线404相连；

存储器402保存有程序，处理器401调用程序以执行如图1或图2实施例所示的任一方法。

本申请还涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上保存有程序，其特征在于，当程序在计算机上运行时，使得计算机执行如图1或图2实施例所示的任一方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。