專利名稱：一種分析渦輪效率的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械領域，特別是涉及一種分析渦輪效率的方法及裝置。
背景技術：
渦輪增壓器是發動機的關鍵部件之一，它由壓氣機和渦輪兩個部分組成，其中，渦輪匹配的好壞會對發動機的性能產生至關重要的影響。在采用脈沖式排氣的柴油機中，由于脈沖效應的影響，根據臺架試驗得到的測試數據增加了脈沖能量部分，導致利用該測試數據進一步計算出的渦輪效率值不準確，甚至會嚴重偏離實際值。當利用不準確的渦輪效率值與渦輪機MAP圖比較時，也將無法準確確定出渦輪匹配效果，進而也會影響發動機的性能。所謂渦輪機MAP圖是渦輪增壓器廠家在開發之后根據不同流量、不同膨脹比與對應的效率和轉速之間的關系生成的曲線圖。目前通過一維熱力學仿真工具以數學建模的方式，可以對柴油機整體性能以及各子系統的特性進行分析，然后通過軟件計算得到渦輪效率值，按照這種方式計算得到的渦輪效率值可以排除脈沖效應的影響。并且，當將該渦輪效率值與渦輪機MAP圖進行比較時，也可以準確地判斷該渦輪匹配效果。然而，針對相同柴油機上所匹配的每一款渦輪增壓器的渦輪，都要通過一維熱力學仿真工具以數學建模的方式進行分析計算才能得到有用的渦輪效率值，由于整個數學建模仿真過程需要人工維護，并且分析計算過程耗時較長，所以采用現有技術對大批量渦輪增壓器的渦輪效率值進行檢測分析將會是一項非常巨大耗時耗資的工程。
發明內容
為了解決上述問題，本發明目的在于提供一種分析渦輪效率的方法及裝置，能夠解決針對大批量渦輪增壓器的渦輪效率值檢測分析，耗時耗資的問題，提高了渦輪效率的分析效率。本發明提供了一種分析渦輪效率的方法，包括:選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。優選地，所述利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行渦輪效率修正，包括:對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值；依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率值與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。優選地，所述利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正之后，還包括:將修正后的渦輪效率值與渦輪MAP圖進行對比分析，判斷渦輪的匹配效果。本發明還提供了一種分析渦輪效率的裝置，包括:選取模塊，用于選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；臺架試驗模塊，用于對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；仿真分析模塊，用于根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；計算模塊，用于計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；修正模塊，用于利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。優選地，所述修正模塊，包括:臺架試驗子模塊，用于對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值；計算子模塊，用于依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。優選地，還包括:判斷模塊，用于將修正后的渦輪效率值與渦輪MAP圖進行對比分析，判斷渦輪的匹配效果。通過上述實施例可以看出本發明提供的一種分析渦輪效率的方法能夠通過選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；也就是僅僅需要進行一次仿真分析，和多次臺架試驗計算出來，就能夠實現對其他與相同發動機匹配的增壓器進行渦輪效率分析，節約了大量時間，提高了渦輪分析效率。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例一揭示的一種分析渦輪效率的方法流程圖；圖2為本發明實施例二揭示的一種分析渦輪效率的方法流程圖；圖3為本發明實施例三揭示的一種分析渦輪效率的裝置結構示意圖；圖4為本發明實施例四揭示的一種分析渦輪效率的裝置結構示意圖；圖5為采用現有技術的不消除脈沖能量計算的渦輪效率與渦輪MAP圖的比較示意圖；圖6為采用本發明的方法經過修正后的渦輪效率與渦輪MAP圖的比較示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明實施例進行詳細描述。需要說明的是渦輪增壓器是發動機的關鍵部件之一，包括壓氣機和渦輪兩個部分，通過廢氣在渦輪中的膨脹將廢氣能量轉化為渦輪旋轉的能量，并進一步通過壓氣機和渦輪之間的軸帶動壓氣機旋轉，從而達到增加進氣壓力，進而增加進氣量改善柴油機性能。壓氣機MAP圖和渦輪的MAP圖是增壓器廠家通常在增壓器開發完以后會將其性能做成包含不同流量、不同膨脹比對應的效率和轉速做成相互對應的曲線。實施例一本發明提供了一種分析渦輪效率的方法，具體如圖1所示的方法流程圖，包括:步驟101:選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；步驟102:對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；步驟103:根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；步驟104:計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；步驟105:利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。步驟105，可以包括:步驟105A和步驟105B，步驟105A:對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值；步驟105B:依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率值與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。通過上述實施例一可以看出:本發明提供的一種分析渦輪效率的方法，只需要通過對與任意一種類型的柴油機匹配的任意一種增壓器，利用一維熱力學仿真工具進行一次仿真分析，計算得到仿真渦輪效率值，就可以結合臺架試驗得到測試渦輪效率值，計算得到渦輪效率修正系數，利用修正系數就可以對與柴油及匹配的其他任意一款增壓器進行修正。本發明提供的方法避免了進行多次仿真分析，節約分析時間，提高分析效率。實施例二可以利用實施例一中得到的修正后的渦輪效率值，對渦輪機匹配的好壞進行判斷，以方便對渦輪機的改進提供有用的數據。為此，本發明提供了實施二，具體如圖2所述的另一種分析渦輪效率的方法，包括:步驟201:選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；步驟202:對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；步驟203:根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；步驟204:計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；步驟205:利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。步驟205，可以包括:步驟205A和步驟205B，步驟205A:對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值；步驟205B:依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率值與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。步驟206:將修正后的渦輪效率值與渦輪MAP圖進行對比分析，判斷渦輪的匹配效
果O例如具體包括:將修正后的渦輪效率值在渦輪MAP圖上描點，然后與MAP圖上的效率值進行對比分析，判斷渦輪匹配的效果。為了更明顯地對比本發明的方法產生的技術效果，以圖5所示的采用現有技術的不消除脈沖能量計算出來的渦輪效率與渦輪MAP圖的比較示意圖和圖6所示的采用本發明的方法經過修正以后的渦輪效率與渦輪MAP圖的比較示意圖。由圖5可知相當一部分工況點的渦輪效率已經大于1，由渦輪效率的定義可知，效率大于I顯然是不可能的，這一現象正是由于在計算渦輪效率的過程中作為分子的氣流通過渦輪實際做的功中包含了排氣管路形式造成的脈沖能量，而并不是實際的渦輪效率，所以計算所得的效率的聯合運行線與MAP中的效率線分離，很難通過效率在MAP上的分布位置來判斷好壞及改進方向。由圖6可知渦輪機的效率已經恢復到比較正常的位置，渦輪效率得到了近似修正，通過計算得到脈沖修正系數的方法去除了脈沖效應的影響以后，可以將渦輪的效率運行線直接放到渦輪的MAP圖上進行比較，更好地了解柴油機與該渦輪的匹配效果。通過上述實施例二，可以看出:本發明所提供的另一種分析渦輪效率的方法，在實施例一得基礎上，根據得到的修正后的渦輪效率值，與MAP圖中正常的渦輪效率值進行對比分析，分析渦輪匹配的好壞，對實際工程有十分重要的意義。實施例三本發明提供了一種分析渦輪效率的裝置，具體如圖3的結構示意圖所示，包括:選取模塊301、臺架試驗模塊302、仿真分析模塊303、計算模塊304、修正模塊304。選取模塊301，用于選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；臺架試驗模塊302，用于對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；仿真分析模塊303，用于根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；計算模塊304，用于計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；修正模塊305，用于利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。優選地，修正模塊305包括:臺架試驗子模塊305A和計算子模塊305B，臺架試驗子模塊305A，用于對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值；計算子模塊305B，用于依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。通過實施例三可以看出:采用本發明所提供的一種分析渦輪效率的裝置，通過仿真分析模塊進行一次分析處理，再結合臺架測試模塊進行測試計算，通過計算模塊計算出渦輪效率修正系數，最后通過修正模塊對其他類型的增壓器進行渦輪效率修正。從而僅僅通過一次仿真分析就可實現對大量渦輪機的渦輪效率分析，提高分析效率，節約試驗成本。實施例四本發明還提供了另一種分析渦輪效率的裝置，可以實現對渦輪機匹配的效果進行檢測，具體如圖4的結構示意圖所示，包括:選取模塊401、臺架試驗模塊402、仿真分析模塊403、計算模塊404、修正模塊405和判斷模塊406。選取模塊401，用于選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器；臺架試驗模塊402，用于對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值；仿真分析模塊403，用于根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值；計算模塊404，用于計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；修正模塊405，用于利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。優選地，修正模塊405包括:臺架試驗子模塊405A和計算子模塊405B，臺架試驗子模塊405A，用于對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值；計算子模塊405B，用于依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。
判斷模塊406，用于將修正后的渦輪效率值與渦輪MAP圖進行對比分析，判斷渦輪的匹配效果。通過實施例四可以看出:采用本發明所提供的另一種分析渦輪效率的裝置，通過仿真分析模塊進行一次分析處理，再結合臺架測試模塊進行測試計算，通過計算模塊計算出渦輪效率修正系數，最后通過修正模塊對其他類型的增壓器進行渦輪效率修正，最后利用判斷模塊對修正后的渦輪效率進行匹配效果判斷，不僅實現對大量渦輪機的渦輪效率分析，提高分析效率，節約試驗成本，還可以為實際工程應用提高一定的渦輪匹配效果分析數據，以便試驗人員更深入地了解渦輪改進的方向。以上對本發明所提供的一種渦輪效率分析方法及裝置進行了詳細介紹，本文中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種分析渦輪效率的方法，其特征在于，包括: 選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器； 對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值； 根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值； 計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行渦輪效率修正，包括: 對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值； 依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率值與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正之后，還包括: 將修正后的渦輪效率值與渦輪MAP圖進行對比分析，判斷渦輪的匹配效果。
4.一種分析渦輪效率的裝置，其特征在于，包括: 選取模塊，用于選取任意一種類型的柴油機，從與所述柴油機匹配的各個類型的增壓器中任意選取一種類型的增壓器； 臺架試驗模塊，用于對所選取類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到所選取類型的增壓器的測試渦輪效率值； 仿真分析模塊，用于根據一維熱力學仿真工具對所選取類型的增壓器進行仿真分析，計算得到所選取類型的增壓器的仿真渦輪效率值； 計算模塊，用于計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數； 修正模塊，用于利用所述渦輪效率修正系數對除所選取類型之外的其它類型的增壓器的測試渦輪效率值進行修正。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述修正模塊，包括: 臺架試驗子模塊，用于對除所選取類型之外的其它類型的增壓器進行臺架試驗，計算得到其它類型的增壓器的測試渦輪效率值； 計算子模塊，用于依次計算所述其它類型的增壓器的測試渦輪效率與所述渦輪效率修正系數之間的乘積值，所述乘積值為修正后的渦輪效率值。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括: 判斷模塊，用于將修正后的渦輪效率值與渦輪MAP圖進行對比分析，判斷渦輪的匹配效果。
全文摘要
本發明實施例公開了一種分析渦輪效率的方法及裝置，其方法包括選取任意一種類型的柴油機；對與所述柴油機匹配的任意一種增壓器進行臺架試驗計算得到測試渦輪效率值；根據一維熱力學仿真工具對所述增壓器進行仿真分析計算得到仿真渦輪效率值；計算所述仿真渦輪效率值與測試渦輪效率值的比值，所述比值為渦輪效率修正系數；利用所述渦輪效率修正系數對與所述柴油機匹配的其他類型的增壓器的測試渦輪效率值進行渦輪效率修正。本發明能夠節約分析時間，提高分析渦輪的效率。
文檔編號G01M15/04GK103207083SQ201210585239
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月30日 優先權日2012年12月30日
發明者李志杰, 劉鑫 申請人:濰柴動力股份有限公司