专利名称：一种分析涡轮效率的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械领域，特别是涉及一种分析涡轮效率的方法及装置。
背景技术：
涡轮增压器是发动机的关键部件之一，它由压气机和涡轮两个部分组成，其中，涡轮匹配的好坏会对发动机的性能产生至关重要的影响。在采用脉冲式排气的柴油机中，由于脉冲效应的影响，根据台架试验得到的测试数据增加了脉冲能量部分，导致利用该测试数据进一步计算出的涡轮效率值不准确，甚至会严重偏离实际值。当利用不准确的涡轮效率值与涡轮机MAP图比较时，也将无法准确确定出涡轮匹配效果，进而也会影响发动机的性能。所谓涡轮机MAP图是涡轮增压器厂家在开发之后根据不同流量、不同膨胀比与对应的效率和转速之间的关系生成的曲线图。目前通过一维热力学仿真工具以数学建模的方式，可以对柴油机整体性能以及各子系统的特性进行分析，然后通过软件计算得到涡轮效率值，按照这种方式计算得到的涡轮效率值可以排除脉冲效应的影响。并且，当将该涡轮效率值与涡轮机MAP图进行比较时，也可以准确地判断该涡轮匹配效果。然而，针对相同柴油机上所匹配的每一款涡轮增压器的涡轮，都要通过一维热力学仿真工具以数学建模的方式进行分析计算才能得到有用的涡轮效率值，由于整个数学建模仿真过程需要人工维护，并且分析计算过程耗时较长，所以采用现有技术对大批量涡轮增压器的涡轮效率值进行检测分析将会是一项非常巨大耗时耗资的工程。
发明内容
为了解决上述问题，本发明目的在于提供一种分析涡轮效率的方法及装置，能够解决针对大批量涡轮增压器的涡轮效率值检测分析，耗时耗资的问题，提高了涡轮效率的分析效率。本发明提供了一种分析涡轮效率的方法，包括:选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。优选地，所述利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行涡轮效率修正，包括:对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值；依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率值与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。优选地，所述利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正之后，还包括:将修正后的涡轮效率值与涡轮MAP图进行对比分析，判断涡轮的匹配效果。本发明还提供了一种分析涡轮效率的装置，包括:选取模块，用于选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；台架试验模块，用于对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；仿真分析模块，用于根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；计算模块，用于计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；修正模块，用于利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。优选地，所述修正模块，包括:台架试验子模块，用于对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值；计算子模块，用于依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。优选地，还包括:判断模块，用于将修正后的涡轮效率值与涡轮MAP图进行对比分析，判断涡轮的匹配效果。通过上述实施例可以看出本发明提供的一种分析涡轮效率的方法能够通过选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；也就是仅仅需要进行一次仿真分析，和多次台架试验计算出来，就能够实现对其他与相同发动机匹配的增压器进行涡轮效率分析，节约了大量时间，提高了涡轮分析效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明实施例一揭示的一种分析涡轮效率的方法流程图；图2为本发明实施例二揭示的一种分析涡轮效率的方法流程图；图3为本发明实施例三揭示的一种分析涡轮效率的装置结构示意图；图4为本发明实施例四揭示的一种分析涡轮效率的装置结构示意图；图5为采用现有技术的不消除脉冲能量计算的涡轮效率与涡轮MAP图的比较示意图；图6为采用本发明的方法经过修正后的涡轮效率与涡轮MAP图的比较示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。需要说明的是涡轮增压器是发动机的关键部件之一，包括压气机和涡轮两个部分，通过废气在涡轮中的膨胀将废气能量转化为涡轮旋转的能量，并进一步通过压气机和涡轮之间的轴带动压气机旋转，从而达到增加进气压力，进而增加进气量改善柴油机性能。压气机MAP图和涡轮的MAP图是增压器厂家通常在增压器开发完以后会将其性能做成包含不同流量、不同膨胀比对应的效率和转速做成相互对应的曲线。实施例一本发明提供了一种分析涡轮效率的方法，具体如图1所示的方法流程图，包括:步骤101:选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；步骤102:对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；步骤103:根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；步骤104:计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；步骤105:利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。步骤105，可以包括:步骤105A和步骤105B，步骤105A:对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值；步骤105B:依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率值与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。通过上述实施例一可以看出:本发明提供的一种分析涡轮效率的方法，只需要通过对与任意一种类型的柴油机匹配的任意一种增压器，利用一维热力学仿真工具进行一次仿真分析，计算得到仿真涡轮效率值，就可以结合台架试验得到测试涡轮效率值，计算得到涡轮效率修正系数，利用修正系数就可以对与柴油及匹配的其他任意一款增压器进行修正。本发明提供的方法避免了进行多次仿真分析，节约分析时间，提高分析效率。实施例二可以利用实施例一中得到的修正后的涡轮效率值，对涡轮机匹配的好坏进行判断，以方便对涡轮机的改进提供有用的数据。为此，本发明提供了实施二，具体如图2所述的另一种分析涡轮效率的方法，包括:步骤201:选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；步骤202:对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；步骤203:根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；步骤204:计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；步骤205:利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。步骤205，可以包括:步骤205A和步骤205B，步骤205A:对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值；步骤205B:依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率值与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。步骤206:将修正后的涡轮效率值与涡轮MAP图进行对比分析，判断涡轮的匹配效
果O例如具体包括:将修正后的涡轮效率值在涡轮MAP图上描点，然后与MAP图上的效率值进行对比分析，判断涡轮匹配的效果。为了更明显地对比本发明的方法产生的技术效果，以图5所示的采用现有技术的不消除脉冲能量计算出来的涡轮效率与涡轮MAP图的比较示意图和图6所示的采用本发明的方法经过修正以后的涡轮效率与涡轮MAP图的比较示意图。由图5可知相当一部分工况点的涡轮效率已经大于1，由涡轮效率的定义可知，效率大于I显然是不可能的，这一现象正是由于在计算涡轮效率的过程中作为分子的气流通过涡轮实际做的功中包含了排气管路形式造成的脉冲能量，而并不是实际的涡轮效率，所以计算所得的效率的联合运行线与MAP中的效率线分离，很难通过效率在MAP上的分布位置来判断好坏及改进方向。由图6可知涡轮机的效率已经恢复到比较正常的位置，涡轮效率得到了近似修正，通过计算得到脉冲修正系数的方法去除了脉冲效应的影响以后，可以将涡轮的效率运行线直接放到涡轮的MAP图上进行比较，更好地了解柴油机与该涡轮的匹配效果。通过上述实施例二，可以看出:本发明所提供的另一种分析涡轮效率的方法，在实施例一得基础上，根据得到的修正后的涡轮效率值，与MAP图中正常的涡轮效率值进行对比分析，分析涡轮匹配的好坏，对实际工程有十分重要的意义。实施例三本发明提供了一种分析涡轮效率的装置，具体如图3的结构示意图所示，包括:选取模块301、台架试验模块302、仿真分析模块303、计算模块304、修正模块304。选取模块301，用于选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；台架试验模块302，用于对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；仿真分析模块303，用于根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；计算模块304，用于计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；修正模块305，用于利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。优选地，修正模块305包括:台架试验子模块305A和计算子模块305B，台架试验子模块305A，用于对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值；计算子模块305B，用于依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。通过实施例三可以看出:采用本发明所提供的一种分析涡轮效率的装置，通过仿真分析模块进行一次分析处理，再结合台架测试模块进行测试计算，通过计算模块计算出涡轮效率修正系数，最后通过修正模块对其他类型的增压器进行涡轮效率修正。从而仅仅通过一次仿真分析就可实现对大量涡轮机的涡轮效率分析，提高分析效率，节约试验成本。实施例四本发明还提供了另一种分析涡轮效率的装置，可以实现对涡轮机匹配的效果进行检测，具体如图4的结构示意图所示，包括:选取模块401、台架试验模块402、仿真分析模块403、计算模块404、修正模块405和判断模块406。选取模块401，用于选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器；台架试验模块402，用于对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值；仿真分析模块403，用于根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值；计算模块404，用于计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；修正模块405，用于利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。优选地，修正模块405包括:台架试验子模块405A和计算子模块405B，台架试验子模块405A，用于对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值；计算子模块405B，用于依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。
判断模块406，用于将修正后的涡轮效率值与涡轮MAP图进行对比分析，判断涡轮的匹配效果。通过实施例四可以看出:采用本发明所提供的另一种分析涡轮效率的装置，通过仿真分析模块进行一次分析处理，再结合台架测试模块进行测试计算，通过计算模块计算出涡轮效率修正系数，最后通过修正模块对其他类型的增压器进行涡轮效率修正，最后利用判断模块对修正后的涡轮效率进行匹配效果判断，不仅实现对大量涡轮机的涡轮效率分析，提高分析效率，节约试验成本，还可以为实际工程应用提高一定的涡轮匹配效果分析数据，以便试验人员更深入地了解涡轮改进的方向。以上对本发明所提供的一种涡轮效率分析方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种分析涡轮效率的方法，其特征在于，包括: 选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器； 对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值； 根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值； 计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行涡轮效率修正，包括: 对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值； 依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率值与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正之后，还包括: 将修正后的涡轮效率值与涡轮MAP图进行对比分析，判断涡轮的匹配效果。
4.一种分析涡轮效率的装置，其特征在于，包括: 选取模块，用于选取任意一种类型的柴油机，从与所述柴油机匹配的各个类型的增压器中任意选取一种类型的增压器； 台架试验模块，用于对所选取类型的增压器进行台架试验，计算得到所选取类型的增压器的测试涡轮效率值； 仿真分析模块，用于根据一维热力学仿真工具对所选取类型的增压器进行仿真分析，计算得到所选取类型的增压器的仿真涡轮效率值； 计算模块，用于计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数； 修正模块，用于利用所述涡轮效率修正系数对除所选取类型之外的其它类型的增压器的测试涡轮效率值进行修正。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述修正模块，包括: 台架试验子模块，用于对除所选取类型之外的其它类型的增压器进行台架试验，计算得到其它类型的增压器的测试涡轮效率值； 计算子模块，用于依次计算所述其它类型的增压器的测试涡轮效率与所述涡轮效率修正系数之间的乘积值，所述乘积值为修正后的涡轮效率值。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括: 判断模块，用于将修正后的涡轮效率值与涡轮MAP图进行对比分析，判断涡轮的匹配效果。
全文摘要
本发明实施例公开了一种分析涡轮效率的方法及装置，其方法包括选取任意一种类型的柴油机；对与所述柴油机匹配的任意一种增压器进行台架试验计算得到测试涡轮效率值；根据一维热力学仿真工具对所述增压器进行仿真分析计算得到仿真涡轮效率值；计算所述仿真涡轮效率值与测试涡轮效率值的比值，所述比值为涡轮效率修正系数；利用所述涡轮效率修正系数对与所述柴油机匹配的其他类型的增压器的测试涡轮效率值进行涡轮效率修正。本发明能够节约分析时间，提高分析涡轮的效率。
文档编号G01M15/04GK103207083SQ201210585239
公开日2013年7月17日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者李志杰, 刘鑫 申请人:潍柴动力股份有限公司