CN116658292A - 一种涡轮端功率监测方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种涡轮端功率监测方法、装置、电子设备和存储介质,该方法和装置应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,具体为采集压气机的多个工作参数;基于多个工作参数进行计算,得到压气机的增压功率和增压转速;根据增压转速和内燃机的机油温度进行计算,得到涡轮增压器的机械效率;根据增压功率和机械效率进行计算,得到涡轮端功率。本方案考虑到了轴系的消耗,从而使得到的涡轮端功率精度较高,从能够很好满足对内燃机进行高精度控制的要求。
Description
技术领域
本申请涉及内燃机技术领域,更具体地说,涉及一种涡轮端功率监测方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
涡轮增压器是内燃机的一种重要设备,包括通过轴系连接的涡轮和压气机,能够通过对内燃气的进气增压使其输出更高的功率,随着控制要求的提高,需要对涡轮端功率进行精确测量,但涡轮端功率又无法直接测量得到,因此目前一般采用测量压气机的消耗功率方法间接对涡轮端功率进行间接测量。但因为功率从涡轮端到压气机的传递过程中会存在损耗,因此以此间接方法得到的涡轮端功率精度较差,从而无法满足对内燃机进行高精度控制的要求。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种涡轮端功率监测方法、装置、电子设备和存储介质,用于得到高精度涡轮端功率。
为了实现上述目的,现提出的方案如下:
一种涡轮端功率监测方法,应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,所述涡轮增压器包括涡轮和与所述涡轮通过涡轮轴连接的压气机,所述涡轮端功率监测方法包括步骤:
采集所述压气机的多个工作参数;
基于所述多个工作参数进行计算,得到所述压气机的增压功率和增压转速;
根据所述增压转速和所述内燃机的机油温度进行计算,得到所述涡轮增压器的机械效率;
根据所述增压功率和所述机械效率进行计算,得到所述涡轮端功率。
可选的,所述多个工作参数包括所述压气机的进气温度和进气口压力,还包括大气压力和所述内燃机的进气歧管压力和所述机油温度。
可选的,所述基于所述多个工作参数进行计算,得到所述压气机的增压功率和增压转速,包括步骤:
根据所述内燃机的中冷器进气流量压降曲线和所述进气歧管压力进行计算,得到所述压气机的出气口压力;
根据所述进气口压力和所述出气口压力得到所述压气机的增压比;
根据所述增压比和与所述进气口压力对应的折合进气流量从压气机map图中进行查找,得到所述增压功率和所述增压转速。
可选的,所述机油温度为所述内燃机的主润滑油油道温度。
一种涡轮端功率监测装置,应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,所述涡轮增压器包括涡轮和与所述涡轮通过涡轮轴连接的压气机,所述涡轮端功率监测装置包括:
参数采集模块,被配置为采集所述压气机的多个工作参数;
第一计算模块,被配置为基于所述多个工作参数进行计算,得到所述压气机的增压功率和增压转速;
第二计算模块,被配置为根据所述增压转速和所述内燃机的机油温度进行计算,得到所述涡轮增压器的机械效率;
计算输出模块,被配置为根据所述增压功率和所述机械效率进行计算,得到所述涡轮端功率。
可选的,所述多个工作参数包括所述压气机的进气温度和进气口压力,还包括大气压力和所述内燃机的进气歧管压力和所述机油温度。
可选的,所述第一计算模块包括:
第一计算单元,被配置为根据所述内燃机的中冷器进气流量压降曲线和所述进气歧管压力进行计算,得到所述压气机的出气口压力;
第二计算单元,被配置为根据所述进气口压力和所述出气口压力得到所述压气机的增压比;
第三计算单元,被配置为根据所述增压比和与所述进气口压力对应的折合进气流量从压气机map图中进行查找,得到所述增压功率和所述增压转速。
可选的,所述机油温度为所述内燃机的主润滑油油道温度。
一种电子设备,包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器,其中:
所述存储器用于存储计算机程序或指令;
所述处理器用于执行所述计算机程序或指令,以使所述电子设备实现如上所述的涡轮端功率监测方法。
一种存储介质,应用于电子设备,所述存储介质承载有一个或多个计算机程序,所述一个或多个计算机程序能够被所述电子设备执行,以使所述电子设备实现如上所述的涡轮端功率监测方法。
从上述的技术方案可以看出,本申请公开了一种涡轮端功率监测方法、装置、电子设备和存储介质,该方法和装置应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,具体为采集压气机的多个工作参数;基于多个工作参数进行计算,得到压气机的增压功率和增压转速;根据增压转速和内燃机的机油温度进行计算,得到涡轮增压器的机械效率;根据增压功率和机械效率进行计算,得到涡轮端功率。本方案考虑到了轴系的消耗,从而使得到的涡轮端功率精度较高,从能够很好满足对内燃机进行高精度控制的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例,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为本申请实施例的一种涡轮端功率监测方法的流程图;
图2为本申请实施例的一种涡轮端功率监测装置的框图;
图3为本申请实施例的另一种涡轮端功率监测装置的框图;
图4为本申请实施例的一种电子设备的框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
实施例一
图1为本申请实施例的一种涡轮端功率监测方法的流程图。
如图1所示,本实施例提供的监测方法应用于内燃机的相应电子设备,如MCU、ECU等,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行实时监测,一般来说涡轮增压器包括涡轮和压气机,两者通过涡轮轴连接,该涡轮端功率监测方法包括如下步骤:
S1、采集压气机的多个工作参数。
压气机的工作参数包括不限于进气温度和进气口压力,还包括大气压力和内燃机的进气歧管压力,还包括机油温度,这里的机油温度是指内燃机的润滑油主油道的温度。上述参数通过相应的压力传感器、温度传感器采集得到,如进气温度通过设置在压气机的进气口的温度传感器采集得到,大气压力通过相应的气压传感器采集得到,采集进气歧管压力的压力传感器则设置在内燃机的相应进气歧管内,采集机油温度的温度传感器则设置在内燃机的润滑油主油道内。
另外,如果在进气口没有压力传感器时,可以根据环境压力减去空滤压降得到该进气口压力,这里的空滤压降可以根据预先标定好的进气流量与空滤压降曲线得到,即在得到进气流量的情况下可以根据该曲线查询得到相应的进气口压力。
S2、计算压气机的增压功率和增压转速。
在得到上述多个工作参数后,基于上述多个工作参数进行计算,得到压气机的功率和转速,这里称其为增压功率和增压转速。具体计算过程为:
首先,根据内燃气中冷器进气流量压降曲线和进气歧管压力进行计算,即基于该进气歧管压力从上述流量压降曲线中进行查找,得到压气机的出气口压力。
然后,根据进气口压力P1和出气口压力P2得到该压气机的增压比Pr,即:
Pr=P2/P1
最后,根据该增压比和与进气口压力对应的折合进气流量从压气机map中进行查找,得到压气机的增压转速N和压气机效率effi。折合进气流量的计算公式如下:
m_air=(m*sqrt(T1/298))*101(kpa)/P1
T1为进气口温度。
压气机的增压功率P_cmp的计算公式如下:
P_cmp=Cp_air*m_air*T1*(Pr^((r-1)/r)-1)/effi
其中,P_cmp为压气机功率(瓦),Cp_air为空气定压比热,r为比热比。
S3、根据增压转速和机油温度计算涡轮增压器的机械效率。
在得到增压器的增压转速和机油温度后,即可以基于该增压转速和机油温度进行计算,从而得到该涡轮增压器的机械效率Effi_bearing。
S4、根据涡轮增压器的机械效率计算其涡轮端功率。
在得到上述机械效率后,即可利用相应公式对压气机的增压功率进行计算,从而得出该涡轮增压器的涡轮端功率P_tur,该计算公式为:
P_tur=P_cmp/Effi_bearing。
从上述技术方案可以看出,本实施例提供了一种涡轮端功率监测方法,该方法应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,具体为采集压气机的多个工作参数;基于多个工作参数进行计算,得到压气机的增压功率和增压转速;根据增压转速和内燃机的机油温度进行计算,得到涡轮增压器的机械效率;根据增压功率和机械效率进行计算,得到涡轮端功率。本方案考虑到了轴系的消耗,从而使得到的涡轮端功率精度较高,从能够很好满足对内燃机进行高精度控制的要求。
附图中的流程图和框图,图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上,流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分,该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意,在有些作为替换的实现中,方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如,两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行,它们有时也可以按相反的顺序执行,这依所涉及的功能而定。也要注意的是,框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合,可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现,或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
虽然采用特定次序描绘了各操作,但是这不应当理解为要求这些操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行来执行。在一定环境下,多任务和并行处理可能是有利的。
应当理解,本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行,和/或并行执行。此外,方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本公开的操作的计算机程序代码,上述程序设计语言包括但不限于面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言—诸如C语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机。
实施例二
图2为本申请实施例的一种涡轮端功率监测装置的框图。
如图2所示,本实施例提供的监测装置应用于内燃机的相应电子设备,如MCU、ECU等,或者该电子设备本身,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行实时监测,一般来说涡轮增压器包括涡轮和压气机,两者通过涡轮轴连接,该涡轮端功率监测装置包括参数采集模块10、第一计算模块20、第二计算模块30和计算输出模块40。
参数采集模块用于采集压气机的多个工作参数。
压气机的工作参数包括不限于进气温度和进气口压力,还包括大气压力和内燃机的进气歧管压力,还包括机油温度,这里的机油温度是指内燃机的润滑油主油道的温度。上述参数通过相应的压力传感器、温度传感器采集得到,如进气温度通过设置在压气机的进气口的温度传感器采集得到,大气压力通过相应的气压传感器采集得到,采集进气歧管压力的压力传感器则设置在内燃机的相应进气歧管内,采集机油温度的温度传感器则设置在内燃机的润滑油主油道内。
另外,如果在进气口没有压力传感器时,可以根据环境压力减去空滤压降得到该进气口压力,这里的空滤压降可以根据预先标定好的进气流量与空滤压降曲线得到,即在得到进气流量的情况下可以根据该曲线查询得到相应的进气口压力。
第一计算模块用于计算压气机的增压功率和增压转速。
在得到上述多个工作参数后,基于上述多个工作参数进行计算,得到压气机的功率和转速,这里称其为增压功率和增压转速。该模块具体包括第一计算单元21、第二计算单元22和第三计算单元23,如图3所示。
第一计算单元用于根据内燃气中冷器进气流量压降曲线和进气歧管压力进行计算,即基于该进气歧管压力从上述流量压降曲线中进行查找,得到压气机的出气口压力。
第二计算单元用于根据进气口压力P1和出气口压力P2得到该压气机的增压比Pr,即:
Pr=P2/P1
第三计算单元用于根据该增压比和与进气口压力对应的折合进气流量从压气机map中进行查找,得到压气机的增压转速N和压气机效率effi。折合进气流量的计算公式如下:
m_air=(m*sqrt(T1/298))*101(kpa)/P1
T1为进气口温度。
压气机的增压功率P_cmp的计算公式如下:
P_cmp=Cp_air*m_air*T1*(Pr^((r-1)/r)-1)/effi
其中,P_cmp为压气机功率(瓦),Cp_air为空气定压比热,r为比热比。
第二计算模块用于根据增压转速和机油温度计算涡轮增压器的机械效率。
在得到增压器的增压转速和机油温度后,即可以基于该增压转速和机油温度进行计算,从而得到该涡轮增压器的机械效率Effi_bearing。
计算输出模块用于根据涡轮增压器的机械效率计算其涡轮端功率。
在得到上述机械效率后,即可利用相应公式对压气机的增压功率进行计算,从而得出该涡轮增压器的涡轮端功率P_tur,该计算公式为:
P_tur=P_cmp/Effi_bearing。
从上述技术方案可以看出,本实施例提供了一种涡轮端功率监测装置,该装置应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,具体为采集压气机的多个工作参数;基于多个工作参数进行计算,得到压气机的增压功率和增压转速;根据增压转速和内燃机的机油温度进行计算,得到涡轮增压器的机械效率;根据增压功率和机械效率进行计算,得到涡轮端功率。本方案考虑到了轴系的消耗,从而使得到的涡轮端功率精度较高,从能够很好满足对内燃机进行高精度控制的要求。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现,也可以通过硬件的方式来实现。其中,单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定,例如,第一获取单元还可以被描述为“获取至少两个网际协议地址的单元”。
本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件来执行。例如,非限制性地,可以使用的示范类型的硬件逻辑部件包括:现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)等等。
实施例三
图4为本申请实施例的一种电子设备的框图。
参考图4所示,其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备的结构示意图。本公开实施例中的终端设备可以包括但不限于诸如移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。该电子设备仅仅是一个示例,不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
电子设备可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)401,其可以根据存储在只读存储器ROM中的程序或者从输入装置406加载到随机访问存储器RAM403中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM中,还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置、ROM以及RAM通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。
该电子设备可以基于对存储装置承载的计算机程序或指令的运算,实现对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,具体为该处理装置通过采集压气机的多个工作参数;基于多个工作参数进行计算,得到压气机的增压功率和增压转速;根据增压转速和内燃机的机油温度进行计算,得到涡轮增压器的机械效率;根据增压功率和机械效率进行计算,从而最终得到涡轮端功率。本方案考虑到了轴系的消耗,从而使得到的涡轮端功率精度较高,从能够很好满足对内燃机进行高精度控制的要求。
通常,以下装置可以连接至I/O接口:包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置;包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置407;包括例如磁带、硬盘等的存储装置408;以及通信装置409。通信装置409可以允许电子设备与其他设备进行无线或有线通信以交换数据。虽然图中示出了具有各种装置的电子设备,但是应理解的是,并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
实施例四
本实施例提供了一种计算机可读的存储介质,该存储介质承载有一个或多个计算机程序,当上述一个或者多个计算机程序被该电子设备执行时,使得该电子设备采集压气机的多个工作参数;基于多个工作参数进行计算,得到压气机的增压功率和增压转速;根据增压转速和内燃机的机油温度进行计算,得到涡轮增压器的机械效率;根据增压功率和机械效率进行计算,得到涡轮端功率。本方案考虑到了轴系的消耗,从而使得到的涡轮端功率精度较高,从能够很好满足对内燃机进行高精度控制的要求。
需要说明的是,本公开上述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中,计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读信号介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于:电线、光缆、RF(射频)等等,或者上述的任意合适的组合。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个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。
Claims (10)
1.一种涡轮端功率监测方法,应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,所述涡轮增压器包括涡轮和与所述涡轮通过涡轮轴连接的压气机,其特征在于,所述涡轮端功率监测方法包括步骤:
采集所述压气机的多个工作参数;
基于所述多个工作参数进行计算,得到所述压气机的增压功率和增压转速;
根据所述增压转速和所述内燃机的机油温度进行计算,得到所述涡轮增压器的机械效率;
根据所述增压功率和所述机械效率进行计算,得到所述涡轮端功率。
2.如权利要求1所述的涡轮端功率监测方法,其特征在于,所述多个工作参数包括所述压气机的进气温度和进气口压力,还包括大气压力和所述内燃机的进气歧管压力和所述机油温度。
3.如权利要求2所述的涡轮端功率监测方法,其特征在于,所述基于所述多个工作参数进行计算,得到所述压气机的增压功率和增压转速,包括步骤:
根据所述内燃机的中冷器进气流量压降曲线和所述进气歧管压力进行计算,得到所述压气机的出气口压力;
根据所述进气口压力和所述出气口压力得到所述压气机的增压比;
根据所述增压比和与所述进气口压力对应的折合进气流量从压气机map图中进行查找,得到所述增压功率和所述增压转速。
4.如权利要求1所述的涡轮端功率监测方法,其特征在于,所述机油温度为所述内燃机的主润滑油油道温度。
5.一种涡轮端功率监测装置,应用于电子设备,用于对内燃机的涡轮增压器的涡轮端功率进行监测,所述涡轮增压器包括涡轮和与所述涡轮通过涡轮轴连接的压气机,其特征在于,所述涡轮端功率监测装置包括:
参数采集模块,被配置为采集所述压气机的多个工作参数;
第一计算模块,被配置为基于所述多个工作参数进行计算,得到所述压气机的增压功率和增压转速;
第二计算模块,被配置为根据所述增压转速和所述内燃机的机油温度进行计算,得到所述涡轮增压器的机械效率;
计算输出模块,被配置为根据所述增压功率和所述机械效率进行计算,得到所述涡轮端功率。
6.如权利要求5所述的涡轮端功率监测装置,其特征在于,所述多个工作参数包括所述压气机的进气温度和进气口压力,还包括大气压力和所述内燃机的进气歧管压力和所述机油温度。
7.如权利要求6所述的涡轮端功率监测装置,其特征在于,所述第一计算模块包括:
第一计算单元,被配置为根据所述内燃机的中冷器进气流量压降曲线和所述进气歧管压力进行计算,得到所述压气机的出气口压力;
第二计算单元,被配置为根据所述进气口压力和所述出气口压力得到所述压气机的增压比;
第三计算单元,被配置为根据所述增压比和与所述进气口压力对应的折合进气流量从压气机map图中进行查找,得到所述增压功率和所述增压转速。
8.如权利要求5所述的涡轮端功率监测装置,其特征在于,所述机油温度为所述内燃机的主润滑油油道温度。
9.一种电子设备,其特征在于,包括至少一个处理器和与所述处理器连接的存储器,其中:
所述存储器用于存储计算机程序或指令;
所述处理器用于执行所述计算机程序或指令,以使所述电子设备实现如权利要求1~4任一项所述的涡轮端功率监测方法。
10.一种存储介质,应用于电子设备,所述存储介质承载有一个或多个计算机程序,所述一个或多个计算机程序能够被所述电子设备执行,以使所述电子设备实现如权利要求1~4任一项所述的涡轮端功率监测方法。
Priority Applications (1)
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CN202310665098.1A CN116658292A (zh) | 2023-06-05 | 2023-06-05 | 一种涡轮端功率监测方法、装置、电子设备和存储介质 |
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