一种增压器转速测量方法与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种增压器转速测量方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.传统的增压器转速测量方法是通过在增压器上打孔，加装转速传感器测量得到，这种转速测量方法有很大弊端：
4.1：增压器上打孔会改变增压器结构，增加可靠性风险；
5.2：增压器上打孔需额外耗时，额外增加人工，影响试验进度；
6.3：采用转速传感器测量转速时，转速有大幅度波动，无法实现增压器转速的精确测量；
7.4：转速传感器价格昂贵，额外增加试验成本。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种增压器转速测量方法，避免了采用加装转速传感器对增压器进行转速测量时存在的缺陷。
9.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
10.本发明的实施例提供了一种增压器转速测量方法，包括以下步骤：
11.建立发动机的热力学仿真模型；
12.根据发动机性能的试验数据，对热力学仿真模型进行标定，得到标定误差；
13.根据标准环境边界结合热力学仿真模型获取标准环境边界下的发动机性能参数的仿真预测值；
14.根据标定误差和发动机性能参数的仿真预测值得到标准环境边界下发动机性能参数的修正试验数值；
15.根据修正试验数值结合扩展后的增压器数据库得到增压器的转速。
16.可选的，对发动机进行性能试验，采集发动机性能试验得到的对标参数，对发动机的热力学仿真模型进行热力学仿真，得到的与对标参数相对应的仿真参数，将对标参数与仿真参数进行比对，对发动机的热力学仿真模型进行修正，直至仿真参数与对应的对标参数的标定误差满足设定条件。
17.可选的，对标参数包括发动机的功率、扭矩、燃油消耗率、爆压、单个增压器进气流量以及压气机、中冷器、涡轮前后的管路气压及管路内气体温度。
18.可选的，对热力学仿真模型的换热系数、摩擦系数、平均有效压力、缸内燃烧参数进行调节，直至仿真参数与对应的对标参数的标定误差满足设定条件。
19.可选的，采用线性插值法或偏最小二成法对初始的增压器数据库进行插值，得到扩展后的增压器数据库。
20.可选的，利用发动机试验台架对发动机进行性能试验，获取发动机性能的试验数
据。
21.可选的，增压器数据库包括压比、折合流量、效率和增压器转速四组数据，相应的，修正试验数值为修正的压比数值和折合流量数值。
22.可选的，将修正后的压比数值和折合流量数值与扩展后的增压器数据库进行比对，获取修正后的压比数值和折合流量数值在增压器数据库中对应的目标压比和目标折合流量，然后将目标压比和目标折合流量所对应的增压器转速作为所需要获取的增压器的转速。
23.可选的，根据中冷前压力和压气机前压力得到压比，根据增压器进气流量、压气机前温度、标准环境温度以及压气机前压力、标准环境压力得到折合流量。
24.可选的，对发动机的三维模型进行抽腔，然后搭建发动机的热力学仿真模型。
25.本发明的有益效果如下：
26.1.本发明的增压器转速测量方法，利用发动机的热力学仿真模型结合发动机的性能试验数据以及预先得到的增压器数据库来获取发动机的增压器转速，无需额外加装增压器转速传感器，减少了人工及设备成本，避免了因增压器打孔带来的可靠性风险，而且不采用转速传感器测量，提高了转速测量的精确性。
27.2.本发明的增压器转速测量方法，基于发动机性能参数对增压器转速进行测量，计算周期短，适应性强，可以应用台架试验获取发动机性能参数，流程简单，结果精度高。
附图说明
28.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
29.图1是本发明实施例1方法流程图；
具体实施方式
30.实施例1
31.本实施例提供了一种增压器转速测量方法，如图1所示，包括以下步骤：
32.步骤1：建立发动机的热力学仿真模型。
33.本实施例中，对发动机的三维模型进行抽腔，然后搭建发动机的热力学仿真模型。
34.本实施例中的抽腔采用现有方法即可，即提取出发动机三维模型中的气体流道。
35.上述方法采用现有的发动机热力学仿真模型搭建方法即可，在此不进行详细叙述。
36.步骤2：根据发动机性能的试验数据，对发动力热力学仿真模型进行标定，得到标定误差。
37.在试验环境工况下利用试验台架对发动机性能进行试验，得到发动机性能的对标参数，本实施例中的对标参数包括发动机的功率、扭矩、燃油消耗率、爆压、单个增压器进气流量以及中冷器、压气机和涡轮前后管路内的气压及管路内气体温度。
38.将试验环境工况的环境参数带入发动机的热力学仿真模型，得到发动机性能的仿真参数，其中仿真参数也包括功率、扭矩、燃油消耗率、爆压、单个增压器进气流量以及中冷器、压气机和涡轮前后管路内的气压及管路内气体温度。
39.获取对标参数及对应仿真参数的标定误差，即获取对标参数中功率与仿真参数中对应功率的标定误差，同理获取扭矩标定误差、燃油消耗率标定误差等。
40.将对标参数与仿真参数进行比对，对发动机的热力学仿真模型进行修正，直至仿真参数与对应的对标参数的标定误差满足设定条件。
41.本实施例中，设定条件具体为：
42.对标参数a、对应仿真参数b的差值为a-b，(a-b)*100/a为标定误差n，
43.其中标定误差n不大于设定值，优选的，设定值为3，本领域技术人员根据实际需要设置即可。
44.本实施例中，通过对热力学仿真模型的换热系数、摩擦系数、平均有效压力、缸内燃烧参数(缸内燃烧参数是指主燃期、喷油时刻、燃烧时刻、不同燃烧阶段的修正系数)进行调节，直至对标参数与对应的仿真参数的标定误差满足设定条件，完成热力学仿真模型的对标。
45.步骤3：根据标准环境边界结合热力学仿真模型获取标准环境边界下的发动机性能参数的仿真预测值。
46.其中标准环境边界包括进气压力、进气温度、中冷器后温度、背压，本实施例中所需要获取的增压器转速为标准环境边界条件下的增压器转速。
47.将标准环境边界中对应的参数带入热力学仿真模型，获取标准环境边界对应的发动机的性能参数的仿真预测值，其中仿真预测值也包括功率、扭矩、燃油消耗率、爆压、单个增压器进气量以及中冷器、压气机和涡轮前后管路内的气压及管路内气体温度。
48.本实施例中，因大缸径柴油机试验无法外接空调，无法精准控制环境边界，导致不同柴油机配置试验边界不同，可对比性差，故借用仿真手段对试验数据进行环境边界修正，能够使不同配置的发动机在相同的标准环境下进行性能对比。而且能够获得所需要的环境边界条件下的增压器转速，不受试验环境限制。
49.步骤4：根据标定误差和获取的发动机性能参数的仿真预测值得到标准环境边界下发动机性能参数的修正试验数值；
50.本实施例中，获取的仿真预测值为x，修正试验数值为y，标定误差为n,则修正试验数值y＝x*(1+n/100)
51.修正试验数值为与仿真预测值为对应的功率、扭矩、燃油消耗率、爆压、单个增压器进气量以及中冷器、压气机和涡轮前后管路内的气压及管路内气体温度。
52.步骤5：根据修正试验数值结合扩展后的增压器数据库得到增压器的转速。
53.本实施例中，根据修正试验数值获取修正后的压比数值和折合流量数值。
54.修正后的压比数值＝p2/p1，其中p2为修正试验数值中的中冷器前压力，p1为修正试验数值中的压气机前压力(压前压力)。
55.修正后的折合流量数值＝q*(p0/p1)*sqrt(t1/t0)，其中q为修正试验数值中的单个增压器进气流量，p0为标准环境边界下的标准环境压力，可预先获取，p1为修正试验数值中的压气机前压力(压前压力)，t1为修正试验数值中的压气机前管路的气体温度(压前温度)，t0为标准环境边界下的标准环境温度。
56.利用matlab软件，采用线性插值法或偏最小二成法对初始的增压器数据库进行插值，得到扩展后的增压器数据库。
57.将修正后的压比数值和修正后的折合流量数值输入matlab软件中，matlab软件得到扩展后增压器数据库中与修正后压比数值和修正后折合流量数值分别对应的一组压比和折合流量，该组数据中对应的增压器转速即为本实施例中所要获取的增压器转速。
58.本实施例中，增压器数据库为供货厂商提供，为已知量，包括压比、折合流量、效率和增压器转速四组数据，每个压比和折合流量对应一个增压器转速。
59.采用本实施例的方法，利用发动机的热力学仿真模型结合发动机的性能试验数据来获取发动机的增压器转速，无需额外加装增压器转速传感器，减少了人工及设备成本，避免了因增压器打孔带来的可靠性风险，同时，基于发动机性能参数对增压器转速进行测量，计算周期短，适应性强，可以应用台架试验获取发动机性能参数，流程简单，结果精度高。
60.本实施例的一个实际应用中，基于v12机型搭建发动机的热力学仿真模型。
61.定义标准环境边界为：进气压力101kpa、进气温度25℃，中冷器后温度50℃，背压5kpa。
62.试验环境工况参数为：进气压力101kpa，进气温度35℃，中冷器后温度60℃，背压10kpa。
63.利用试验工况环境参数进行发动机的台架试验机热力学仿真模型的仿真，对热力学模型进行标定，其中设定值取3，即标定误差不大于3，使得热力学仿真模型具有较高的精度和预测性，对标参数和仿真参数如下表所示：
64.表1：对标参数和仿真参数表
[0065][0066]
通过标定，获得功率、燃油消耗率、爆压等参数的标定误差n。
[0067]
根据标准环境边界结合热力学仿真模型获取标准环境边界下的发动机性能参数的仿真预测值，根据标定误差和获取的仿真预测值得到标准环境边界下的发动机性能参数的修正试验数值，如下表所示：
[0068][0069]
修正后的压比数值＝p2/p1＝4.03，修正后的折合流量数值＝q*(p0/p1)*sqrt(t1/t0)＝0.961[(kg/s)-k^0.5/bar]
[0070]
将修正后的压比数值和折合流量数值输入matlab软件中，提取扩展后增压器数据库中对应的数据组合(压比、折合流量、增压器转速)，输出对应的增压器转速n＝84485r/min。
[0071]
以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种增压器转速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：建立发动机的热力学仿真模型；根据发动机性能的试验数据，对热力学仿真模型进行标定，得到标定误差；根据标准环境边界结合热力学仿真模型获取标准环境边界下的发动机性能参数的仿真预测值；根据标定误差和发动机性能参数的仿真预测值得到标准环境边界下发动机性能参数的修正试验数值；根据修正试验数值结合扩展后的增压器数据库得到增压器的转速。2.如权利要求1所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，对发动机进行性能试验，采集发动机性能试验得到的对标参数，对发动机的热力学仿真模型进行热力学仿真，得到的与对标参数相对应的仿真参数，将对标参数与仿真参数进行比对，对发动机的热力学仿真模型进行修正，直至仿真参数与对应的对标参数的标定误差满足设定条件。3.如权利要求2所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，对标参数包括发动机的功率、扭矩、燃油消耗率、爆压、单个增压器进气流量以及压气机、中冷器、涡轮前后的管路气压及管路内气体温度。4.如权利要求2所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，对热力学仿真模型的换热系数、摩擦系数、平均有效压力、缸内燃烧参数进行调节，直至仿真参数与对应的对标参数的差值满足设定条件。5.如权利要求1所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，采用线性插值法或偏最小二成法对初始的增压器数据库进行插值，得到扩展后的增压器数据库。6.如权利要求1所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，利用发动机试验台架对发动机进行性能试验，获取发动机性能的试验数据。7.如权利要求1所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，增压器数据库包括压比、折合流量、效率和增压器转速四组数据，相应的，修正试验数值为修正的压比数值和折合流量数值。8.如权利要求7所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，将修正后的压比数值和折合流量数值与扩展后的增压器数据库进行比对，获取修正后的压比数值和折合流量数值在增压器数据库中对应的目标压比和目标折合流量，然后将目标压比和目标折合流量所对应的增压器转速作为所需要获取的增压器的转速。9.如权利要求7所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，根据中冷前压力和压气机前压力得到压比，根据增压器进气流量、压气机前温度、标准环境温度以及压气机前压力、标准环境压力得到折合流量。10.如权利要求1所述的一种增压器转速测量方法，其特征在于，对发动机的三维模型进行抽腔，然后搭建发动机的热力学仿真模型。

技术总结
本发明涉及一种增压器转速测量方法，包括以下步骤：建立发动机的热力学仿真模型；根据发动机性能的试验数据，对发动力热力学仿真模型进行标定，得到标定误差；根据标准环境边界结合热力学仿真模型获取仿真预测值；根据标定误差和获取的仿真预测值得到标准环境边界下的修正试验数值；根据修正试验数值结合扩展后的增压器数据库得到增压器的转速，采用本发明的测量方法避免了使用转速传感器带来的缺陷。的测量方法避免了使用转速传感器带来的缺陷。的测量方法避免了使用转速传感器带来的缺陷。


技术研发人员：孙放 陈国强 颜鲁 张方方
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/10/11