[发明专利]一种基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法

权利要求书

1.一种基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

构建增压器的压气机本体模型；

构建压气机转轴模型，计算增压器瞬时对应的转速；

构建等效管路模型，获取压气机的出口质量流量与压气机出口的温度；

构建稳压室模型，计算稳压室出口的流量以及稳压室出口的压力；

构建等效阀模型，计算阀门流量；

构建增压器涡轮端模型，计算涡轮端的流量，并计算涡轮的扭矩；

构建频率检测模型，采用傅里叶变化处理压气机出口的压力变化信号，通过观测频率和振幅进行分析与对比；

运用控制变量法，在不同因素下，进行压气机的喘振故障检测。

2.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建增压器的压气机本体模型，并获取压气机本体模型提供的扭矩以及涡轮端提供的扭矩，包括：

采用三次多项式，对压气机图谱中的喘振线左侧到零流量区域进行拟合；

采用二次多项式，对压气机的流量为负时的压气机图谱进行拟合，得到压气机的拟合补全图谱；

利用压气机的拟合补全图谱，计算压气机出口压力、压气机出口温度以及压气机扭矩。

3.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建压气机转轴模型，计算增压器瞬时对应的转速，包括：

计算涡轮端提供的扭矩；

基于压气机扭矩和涡轮端提供的扭矩，计算增压器瞬时对应的转速。

4.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建等效管路模型，获取压气机的出口质量流量与压气机出口的温度，包括：

将压气机的叶轮，蜗壳以及出口管道等效成管道；

基于等效的管道，计算气机的出口质量流量与压气机出口的温度。

5.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建稳压室模型，计算稳压室出口的流量以及稳压室出口的压力，包括：

遵循能量守恒方程，建立稳压室模型；

采用充满排空法，计算稳压室出口的流量以及稳压室出口的压力。

6.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建等效阀模型，计算阀门流量，包括：

构建等效阀模型时，将等效阀看成一个节流孔，忽略阀的入口侧的流速；

将入口与出口侧流量分为亚音速和超音速两种情况进行分类计算，计算阀门流量。

7.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建增压器涡轮端模型，计算涡轮端的流量，并计算涡轮的扭矩，包括：

对于涡轮端，计算涡轮发动机的功率与流量；

将涡轮简化为一个节流阀，将气体流速分为亚音速与超音速两个状态来计算涡轮端的流量；

通过得到的流量进一步计算涡轮的扭矩。

8.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述构建频率检测模型，采用傅里叶变化处理压气机出口的压力变化信号，通过观测频率和振幅进行分析与对比，包括：

采用Matlab/Simulink里的模块化处理工具Powergui模块对压气机的各种性能信号进行傅里叶变换，通过观测频率和振幅进行分析与对比。

9.根据权利要求1所述的基于柴油机增压器瞬态模型的压气机喘振故障检测方法，其特征在于，所述在不同因素下，进行压气机的喘振故障检测，包括：

在不同因素下，通过控制稳压室的容积和等效阀门开度来观察压气机的性能参数变化以及压气机的转动惯量，进行压气机的喘振故障检测。