车用发动机载荷谱编制方法

摘要

本发明公开了一种车用发动机载荷谱编制方法，主要由以下步骤组成：(1)基准载荷选取、(2)峰谷值检测、(3)小载荷去除、(4)多参数峰谷值计数、(5)发动机载荷序列谱、(6)载荷过渡时间矩阵、(7)载荷保持时间矩阵、(8)发动机载荷时间谱。本发明可以解决车用发动机载荷谱编制，将载荷谱作为发动机设计、试验、定型、定寿和延寿的规范的技术问题。

主权项

车用发动机载荷谱编制方法，其步骤如下：(1)基准载荷分析：车用发动机载荷谱由两个参数组成，对其进行载荷编谱要选定基准载荷作为主计数参数，另一个变量为非基准载荷作为辅助计数参数；与发动机载荷相关系数强的确定为基准载荷，相关系数弱的确定为非基准载荷；两个长度为N的随机序列x(n)与y(n)，其中n＝0，1…N‑1，其相关系数矩阵估计为：$\hat{\rho }=\left[\begin{array}{cc}{\hat{\rho }}_x& {\hat{\rho }}_{xy}\\ {\hat{\rho }}_{yx}& {\hat{\rho }}_y\end{array}\right]---\left(1\right)$其中分别为序列x(n)与y(n)的自相关系数，其值为1；为序列x(n)与y(n)的互相关系数，定义为：${\hat{\rho }}_{xy}=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}x\left(n\right)y^{*}\left(n\right)/{\left[\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\right|x\left(n\right){|}^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\left|y\left(n\right){|}^2\right]}^{1/2}---\left(2\right)$${\hat{\rho }}_{yx}=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}y\left(n\right)x^{*}\left(n\right)/{\left[\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\right|x\left(n\right){|}^2\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\left|y\left(n\right){|}^2\right]}^{1/2}---\left(3\right)$(2)峰谷值检测峰谷值检测就是判断记录的载荷时间历程数据点是否为峰值或谷值点，若是就保留，否则去除；数据的峰谷值点检测采用三点法进行判断，读取三个相邻的数据点PV(i‑1)、PV(i)、PV(i+1)，若这三点满足如下条件：[PV(i)‑PV(i‑1)][PV(i+1)‑PV(i)]≤0且PV(i)‑PV(i‑1)≠0  (4)则PV(i)是峰值或谷值点；对于多轴计数而言，因为存在多个计数参数，在峰谷值检测后得到简化的载荷时间历程数据点不一定是绝对峰谷值点；所谓绝对峰谷值点就是载荷时间点不是峰值点就是谷值点，不存在中间点；运用多参数计数法进行计数，计数参数必须是绝对峰谷值点，所以在对所有计数参数完成峰谷值检测后还要对主计数参数进行二次峰谷值检测，使其数据点为绝对峰谷值点；(3)小载荷去除小载荷去除或称无效载荷去除，按一定标准规定一个小载荷幅值的门槛值，小于该门槛值的幅值则为小幅载荷，可去除；计数参数都要进行小载荷去除，当计数参数在两个以上时在去除前还要进行一下判断，当某时刻所有计数参数都是小幅载荷，或某一计数参数为小幅载荷其他参数不是峰谷值时才可去除；(4)多参数峰谷值计数采用峰谷值计数法，将各个峰值和他们后继的谷值同时进行计数，作为一种考虑载荷顺序影响的计数方法，计数的结果用矩阵形式来表示，上对角阵为载荷谷‑峰序列，下对角阵为载荷峰‑谷序列；多参数峰谷值计数是用峰谷值计数的方法先对主计数参数计数，然后用主计数参数的循环来确定对应循环内辅助计数参数的值；(5)发动机载荷序列谱将发动机载荷循环矩阵按照峰谷值计数逆推生成载荷序列谱，首先进行初始化处理，选取基准载荷起始级i、非基准载荷起始级m以及载荷级变程D的初值均为1；根据起始载荷级，随机生成到达载荷级编号j，满足D*(i‑j)<0以保证当前生成的载荷与前一次的载荷变程方向相反，这样可以使载荷序列谱按照谷‑峰‑谷的顺序依次排列；当基准载荷参数扭矩的峰‑谷或谷‑峰载荷步生成后，按照相同的方法根据非基准载荷循环矩阵生成转速载荷步，这样就生成了一个发动机双参数载荷序列步；当一个载荷序列步生成后，与之对应的载荷循环矩阵元素值减1；对载荷循环矩阵中的元素M(i,j)进行判断，若M(i,j)>0则将当前载荷达到级j作为下一个载荷步的载荷起始级i继续进行载荷步编制；若M(i,j)＝0说明当前载荷级i‑j所有循环次数已编制完毕，需对达到载荷步集合A_i中的j元素删除，避免再次出现载荷级i‑j的序列；当基准载荷循环矩阵M(i,j)的所有元素均为0时，说明所有载荷循环均已编入载荷序列当中，发动机多参数载荷序列谱程序结束；(6)载荷过渡时间矩阵载荷分配时间矩阵T_distribution，给出发动机两个参数在实际使用中的联合分布；载荷分配时间矩阵由载荷参数历程统计得到；以一个二维数组表示，数组内的元素为各参数对应组合区间的累积工作时间；载荷过渡时间矩阵T_transition是发动机基准载荷变化时所需的过渡时间；(7)载荷保持时间矩阵由于车用发动机的使用为一个二维的面工况，因此编制的车用发动机载荷谱各二维载荷条件下的时间分配必须与原载荷历程时间分配一致；因此应用式11计算载荷保持时间：$T_{holding}(i,j)=\frac{T_{distribution}(i,j)-T_{transition}(i,j)}{N(i,j)},i=1,2,...,m;j=1,2,...,n---\left(11\right)$式中：T_holding为m×n维的载荷保持时间矩阵；T_distribution为m×n维的载荷分配时间矩阵；T_transition为m×n维的载荷过渡时间矩阵；N为m×n维的峰谷值频次矩阵；(8)整机载荷时间谱编制各种参数矩阵组成的整机载荷谱，用于编制发动机模拟任务试车谱和编制零部件载荷谱；整机载荷谱是将发动机使用载荷信息进行压缩处理，通过剖面典型化，由载荷参数矩阵装配编制出来的；应用载荷时间矩阵装配法将时间变量装配到发动机序列谱中，生成一个可用于试验的二维载荷谱；装配法是将发动机载荷序列谱按照载荷循环起始到达级不同，确定过渡时间；根据载荷峰谷值确定载荷保持时间，形成以时间为变量的载荷序列即发动机载荷时间谱。