【设计研究】基于MATLAB的发动机万有特性曲线绘制方法周广猛1,郝志刚2,刘瑞林1,陈东3,管金发1,张春海4(1.军事交通学院汽车工程系,天津300161;2.军事交通学院训练部,天津300161;3.军事交通学院基础部,天津300161;4.兰州军区军械汽车技工训练大队,陕西西安710111)摘要:利用MATLAB数学运算能力,处理发动机性能试验数据,方法简单可靠,绘制后的万有曲线直观明了,把等燃油消耗率曲线、外特性曲线和等功率曲线较好地拟合在同一张图上,拟合程度较高。关键词:MATLAB;万有特性曲线;绘图中图分类号:TK402文献标识码:A文章编号:1673-6397(2009)02-0034-03UniversalCharacteristicsCurvePlottingMethodbasedonMATLABZHOUGuang-meng1,HAOZhi-gang2,LIURui-lin1,CHENDong3,GUANJin-fa1,ZHANGChun-hai4(1.AutomobileEngineeringDepartment,AcademyofMilitaryTransportation,Tianjin300161,China;2.TrainingDepartment,AcademyofMilitaryTransportation,Tianjin300161,China;3.GeneralCourseDepartment,AcademyofMilitaryTransportation,Tianjin300161,China;4.OrdnanceMechanicTrainingBrigade,LanZhouTheater,Xi'an710111,China))Abstract:TakingadvantageofMATLABmathematicoperation,datafromenginecharacteristictestwasprocessed,themethodissimpleandcredible,Theuniversalcharacteristicscurveplottedisintuitionisticandperspicuous,andwasingoodfitwithdatagotintest.KeyWords:MATLAB;UniversalCharacteristicsCurve;Plot作者简介:周广猛(1984-),男,山东邹城人,在读硕士研究生,主要研究方向为动力机械特殊环境适应性。引言为了能全面反映发动机的性能,把发动机的多个参数画在一张图上而形成的多参数的特性曲线叫做发动机的万有特性曲线[1],传统用作图法制取万有特性曲线是将不同转速下的负荷特性曲线绘制在同一张坐标图上,形成曲线簇,然后从曲线簇上把等油耗点逐一投影到万有特性图上,并圆滑地连接成等油耗曲线,再做出等功率曲线,画出外特性曲线,进而得到发动机的万有特性曲线,这种万有特性曲线的手工绘制方法费时费力,难以保证数据和图形的精度[2],而MATLAB软件具有强大的矩阵计算和数据可视化能力[3],为万有特性曲线的绘制提供了一种新的方法。国内开展了利用MATLAB进行万有特性曲线绘制的研究,由于外特性曲线拟合较为简单,方法较为成熟,研究的重点多集中在等燃油消耗率曲线的拟合与绘制上,MATLAB中提供了二元插值函数、三次插值、V4插值等多种插值方法,但要求数据间隔要足够小,而且对周围节点的精度要求高,个别数据点的误差有可能造成数据畸变[4]。由洛阳凯迈机电有限公司开发的FST2D发动机控制系统利用MATLAB的计算引擎,可以利用发动机试验数据绘制万有特性曲线,但对试验点的密度和准确度仍然要求较高[5]。而文中所采用的方法能够很好地解决这个问题。其它方法如神经网络拟合方法需要重新训练网格,比较繁琐;从一元样条非张量积形式推广到薄板样条形式可较好光滑曲线,但易出现多个插值点[6];本文中利用的最小二乘法原理,采用多元线性回归的方法,但随着拟合条件增加,也有产生奇点的可能。但在试验点采集受限等条件限制下仍2009年第2期(总第110期)内燃机与动力装置I.C.E&Powerplant2009年4月不失为一个较好的手段。1利用MATLAB绘制万有特性曲线的过程以转速为横坐标、平均有效压力(或扭矩)为纵坐标的万有特性曲线运用最广[7],绘制该万有特性曲线需要画出等燃油消耗率曲线、等功率曲线和边界线,具体绘制方法如表1所示。表1发动机万有特性曲线绘制方法线型绘制方法采用(建立)的模型拟合方式MATLAB命令(参数)等燃油消耗率曲线先建立燃油消耗率与转速和扭矩的关系模型,绘出三维曲面图,再生成二维的等值线图。be=f(Ttq,n)最小二乘法原理,多元线性回归meshgridmeshcontourNaN边界线根据发动机外特性曲线的数据绘制边界线。Ttq=f(n)样条插值拟合interp1plot等功率曲线公式Pe=Ttqn9550绘制,绘出三维曲面图,再生成二维等值线图Ttq=f(n)样条插值拟合interp1NaN发动机负荷特性试验的数据并不是矩阵格式,需要首先将它们转化为绘制MATLAB所识别的、绘制三维图形的矩阵格式[8],才能绘制出转速n(rmin)、...
