تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

مدل سازی تاثیر زمان بندی متغیر سوپاپ ها بر مصرف سوخت و آلایندگی خام در موتورهای پرخوران SI تزریق درگاهی به کمک یادگیری ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 شرکت تحقیق و توسعه ی موتور ایپکو
2 شرکت تحقیق طراحی و تولید موتور ایران خودرو (ایپکو)
10.22034/er.2026.2076402.1112
چکیده
با تداوم نقش موتورهای احتراق داخلی در سیستم حمل‌ونقل، نیاز به روش‌های کارآمد برای کالیبراسیون بهینه عملکرد و آلایندگی آن‌ها بیش از پیش احساس می‌شود. روش‌های کالیبراسیون مبتنی بر آزمایش صرف، زمان‌بر و پرهزینه هستند و قادر به کشف تعاملات پیچیده و غیرخطی بین پارامترهای مؤثر نیستند. این پژوهش با به‌ کارگیری یک راه‌حل ترکیبی طرح ‌آزمون (DOE) و یادگیری ماشین، به مدل‌سازی مصرف سوخت ویژه ترمزی (BSFC) و آلاینده های HC , NOx در یک موتور بنزینی پرخوران پرداخته است. دو الگوریتم پیشرفته با استفاده از یک طرح‌آزمون بهینه ‌شده مبتنی بر الگوریتم فدوروف آموزش داده شدند و عملکرد آن‌ها در شرایط مختلف حجم داده (از ۱۲.۵% تا ۵۰% از فضای طراحی) مقایسه گردید. در شرایط داده‌ های محدود (۲۵٪ از داده ها)، هر دو مدل به دلیل مقاومت ذاتی در برابر بیش‌برازش، عملکرد ‌نسبتا پایداری در پیش‌بینی آلاینده‌های HC و NOx نشان دادند. با این حال، خطای پیش‌بینی این پارامترها در مقایسه با مصرف سوخت همچنان قابل توجه بوده که لزوم توسعه بیشتر مدل و اعتبارسنجی تجربی نتایج را نشان می‌دهد. با افزایش داده به ۵۰٪، هر دو مدل به دقت قابل قبولی دست یافتند. مقادیر میانگین R2 برای BSFC، NOx و HC به ترتیب به 99%، 96% و 90 % رسید. این رویکرد نشان داد که می‌توان با تنها ۵۰٪ از داده‌های آزمایشی، به دقت مطلوب در کالیبراسیون دست یافت که به معنای کاهش ۵۰ درصدی زمان و هزینه‌های آزمایش است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Machine Learning-Driven Modeling of Variable Valve Timing Effect on Fuel Consumption and Emission Reduction in a Turbocharged Port-Injection Engine

نویسندگان English

Faraz Javanshayani 1
amirhossein hamad 2
amirhossein Parivar 2
mohammad nejat 2
1 Ipco
2 Iran Khodro Powertrain Company (IPCO)
چکیده English

The persistent use of internal combustion engines in the transportation sector underscores a growing need for efficient methods to optimize their performance and emissions calibration. Conventional calibration methods, which rely heavily on experimentation, are often time-consuming, costly, and incapable of capturing the complex, non-linear interactions among critical parameters. This study presents a hybrid methodology integrating Design of Experiments (DOE) and Machine Learning (ML) to model Brake Specific Fuel Consumption (BSFC) and HC and NOx emissions in a turbocharged gasoline engine. Two advanced ML algorithms were trained using an optimized DOE based on the Fedorov algorithm. Their predictive performance was systematically evaluated and compared across varying data volumes, ranging from 12.5% to 50% of the design space. Under limited data conditions (25% of data), both models demonstrated stable performance for predicting HC and NOx emissions, attributable to their inherent robustness against overfitting. Nevertheless, the prediction errors for these pollutants remained significant compared to those for BSFC, highlighting the necessity for further model refinement and experimental validation. When the data volume was increased to 50%, both models achieved high predictive accuracy, with mean R² values of 99% for BSFC, 96% for NOx, and 90% for HC. This approach demonstrates that a desired calibration accuracy can be achieved using only 50% of the experimental data, thereby potentially reducing testing time and associated costs by half.

کلیدواژه‌ها English

Machine Learning
Design Of Experiment
Engine Calibration
Fuel economy
Emission

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 08 اردیبهشت 1405

  • تاریخ دریافت 24 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 09 آذر 1404
  • تاریخ پذیرش 08 اردیبهشت 1405