用origin软件绘制发动机万有特性曲线方法
一、万有特性数据输入
在excel中整理好发动机万有特性数据，主要包括发动机转速、扭矩、燃油消耗率及功率数据。打开origin，将excel中整理好的数据直接复制粘贴到Book1中即可，可以在左下方的信息栏对Book1进行重命名。origin中表格操纵与excel中类似。可以编辑数据的名称、单位、备注等信息，也可空着以后再绘制好的图表上修改。同时选中燃油消耗率和功率数据两列，点右键选择Set as Z，也可以在Column菜单下点选Set as Z，如下图所示。
二、绘制万有特性曲线
选中表格中所有数据列表，在绘图命令菜单Plot下绘制等高线命令Contour的颜色填充Color Fill选项，将出现图表窗口，如下图所示。
三、万有特性曲线图调整
上一步完成的万有特性曲线只是一个雏形，与常见的还很不一样，需要进行调整细化。在已绘制好的万有特性曲线图中，由于点选的是颜色填充的绘制方法，数据源有两组Z轴分量，相当于在一张图上绘制了两层，而等燃油消耗率曲线在等功率曲线的下方，被覆盖住无法看到。因此，需要取消等功率曲线图层的颜色填充效果。如图所示，在图片窗口左上角的1上右击，选择图层属性Layer Properties命令，在弹出的对话框中打开图层Layer1的下一级，选中转速、扭矩、功率曲线，并去掉Color Fill Control下Enabled之前的勾选，即可取消等功率曲线图层的颜色填充效果。
等燃油消耗率曲线还需要进行进一步的调整，才能变成最常见的样子。需要调整曲线的层次间隔，让等值曲线分布的疏密合理，还要加上等值线的数据标注，以便于观看查阅。同样是在图层属性对话框里，选中转速、扭矩、燃油消耗率曲线，在列标题或单元格编辑表格中，单击列标题或单元格可以完成曲线的层次、填充颜色、层次线型及添加数据标注的修改。
如图所示，单击Level栏表头，弹出Set Level设置层次对话框，先点击find min/max命令，找到燃油消耗率的最小值与最大值，并自动设置为等值曲线变化范围，选择线性变化，并选中增量increment选项，设置增量值为1，既让等燃油消耗率曲线从184.5g/kw.h开始，每隔1g/kw.h就绘制一条，直至367g/kw.h结束，一共183条。
单击Fill栏表头，在弹出的填充编辑对话框中，可以修改等值线之间的颜色变化，可以由一种颜色直接过渡到另一种，也可以中间插入其他颜色过渡，或者选择一种确定的颜色变化趋势，还可以为曲线之间添加纹理过渡趋势等。单击标注Labels栏表头，弹出标注编辑对话框，选择show all命令显示所有等燃油消耗率曲线的数值标注。
点击apply应用后，效果如图所示。
调整等值线的疏密程度及平滑度，调整标注尺寸大小以使特性图变得更美观。还是在曲线细节与图层属性对话框中，曲线密的地方选中曲线，单击Level下方的Delete命令即可删除，同样道理，在曲线疏的地方点击Insert即可插入新曲线。在Contouring Info选项卡下，勾选smoothing，调整参数改变等势线的平滑程度。在Label选项卡下，可以调整标注的尺寸、字体、颜色等参数。调整后的万有特性曲线图如后图所示。
四、标发动机工作点
在做汽车动力性分析时，需要在发动机万有特性曲线图上标出发动机实际的工作点。当工作点数据较多时，利用origin软件可以准确快速的将这些点标注上去。以上面绘制好的万
有特性曲线图为例，在excel表格中整理好工作点的转速与扭矩数据，并在Book1表格中空白位置右键单击add new column添加空白列，将整理好的数据复制粘贴到空白列表中。选中新添加的转速列，右键单击Set As X，然后在图片Graph1窗口左上角的1上右击，选择图层内容Layer Content命令，在弹出的对话框中，选择新添加的工况点扭矩列数据Y2，单击向右方向键，将点添加到图层中去，然后单击Y2行plot type下的line，打开下拉列表，将类别设置为散点图scatter，点击确定即可将发动机的工作点添加到万有特性曲线图中去了。类似前面讲过的方法，通过图层属性设置，即可调节散点的形状、颜色、大小等参数，如图所示。
发动机原理三级项目报告 --汽油发动机万有特性曲线的测绘
绪论: 汽车在社会的经济发展和人们的生活中具有重要的地位。汽车是一种综合性强、技术含量高、批量大的产品它在国民经济、国防建设和人民生活等方面起着十分重要的作用。汽车的制造和应用是衡量一个国家发达水平的重要标志许多国家把汽车工业作为国民经济的支柱产业。同时汽车对人类文明也有着重要的影响汽车改变了社会形态和人们的生活影响着人们的学习、工作乃至生活观念、生活方式。而发动机是将汽油（柴油）的燃烧的内能转换成发动机的动能，发动机将其动能通过变速箱、传动轴等传动机构输送给汽车的驱动轮，它是汽车的动力来源。发动机于汽车就好比心脏于人。如果匹配的好，各方面性能都会比较好，如经济型与动力性等，使汽车性能更加完善，更好的服务于人类社会。而做好匹配的前提是能测量出发动机与不同传动系搭配后的各种性能曲线。 这个项目里我们就来学习测量并绘制摩托车发动机（实验过程中搭配了减速器）的万有特性曲线。
一．概述 2.1项目目的及内容： 1.了解发动机台架性能实验系统的基本结构. 2.掌握发动机试验台架的操作方法及数据的收集与处理. 3.测试单缸汽油机的各种性能指标，如：速度特性、负荷特性、万有特性。 4.根据实验所得数据画出所测发动机的外特性曲线，了解外特性曲线的变化规律。 2.2项目要求： 在老师的带领下了解实验设备的连接线路，（如水路，油路，电控线路）以及设备本身工作原理，以及设备如何应用。根据相关要求规则做实验并收集好数据，在学习如何利用数据和计算机软件作图，提高自身多方面技能和视野。
二．总体实验方案 3.1实验设备： ·电涡流测功机以及配套的 ·发动机控制仪 ·数据采集仪 ·开关量模块 ·油耗仪 ·发动机冷却液温度控制系统 ·发动机机油温度控制系统 ·发动机燃油温度压力控制系统 ·发动机中冷温度控制系统 ·发动机排气背压控制系统 外加一台摩托车汽油发动机及连接好的电路，油路，水路。 3.2实验原理及过程： (一)、起动发动机，并预热之，待发动机冷却液温度和润滑油程度均达到规定范围才可开始实验； (二)、分组按发动机速度特性实验方法完成一系列不同节气门开度下的速度特性。 (三)、按相关实验操作规则停止设备运行。记录数据。 (四)、负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动
西华大学实验报告 开课学院及实验室：交通与汽车工程学院内燃机实验室 实验时间： 2011 年 月 日 1、实验目的 2、实验设备、仪器及材料 3、实验内容 3.1 一般实验（非上机实验）： 3.1.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容） 3.1.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程） 3.1.3实验记录（核心代码及调试过程） 3.2 上机实验： 3.2.1上机实验的内容及要求 3.2.2算法设计思想与算法实现步骤 3.2.3程序核心代码，程序调试过程中出现的问题及解决方法 3.2.4 程序运行的结果 注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。 4、实验总结 4.1实验结果分析及问题讨论 4.2实验总结心得体会 注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。 说明：各门实验课程实验报告的格式及内容要求，请按照实验指导书的要求手工书写。
一、实验目的和任务 1、进一步掌握万有特性曲线意义 2、掌握发动机万有特性曲线的测定和绘制方法 3、了解万有特性曲线的用途 负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能够表达发动机多参数的特性称为万有特性。 广泛应用的万有特性用n为横坐标，用平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等油耗率曲线和等功率曲线。根据需要，还可以在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。 二、实验仪器、设备及材料 测功机（电涡流型）一台，汽油机（单缸或多缸）一台，转速表（机械式或数字式，或测功机自带转速）一只，温度传感器（排气温度、水温、油温）若干个，机油压力表，自动耗油测量仪，以上各部分可能集成为发动机测控台架一套。大气压力、温度、湿度计各一支。计算器一只，工具一套，燃料若干。 三、实验原理及步骤 （一）、起动发动机，并预热之，待发动机冷却液温度和润滑油程度均达到规定范围才可开始实验； （二）、分组按发动机速度（或负荷特性）实验方法完成一系列不同节气门开度下的速度特性，或者不同发动机转速下的负荷特性。 （三）、根据发动机类型的不同，万有特性有两种绘制方法，即负荷特性法和速度特性法。 对于柴油机，一般是根据不同转速下的负荷特性，用作图法求出；对于汽油机， 则根据不同节气门位置的速度特性，用作图法求得。 万有特性作图法（一） 负荷特性法： 1、将各种转速下的负荷特性以平均有效压力Pme为横坐标，以be为纵坐标，以同一 比例尺、在同一张图纸上绘出特性曲线。 2、根据发动机工作转速范围，标出万有特性横坐标n的标尺，纵坐标Pme的标尺与
第 2 组 西华大学实验报告 开课学院及实验室：交通与汽车工程学院内燃机实验室实验时间： 2011 年月日 2、实验设备、仪器及材料 3、实验内容 3.1 一般实验（非上机实验）： 3.1.1实验方案设计与选择（设计性、创新性实验需写该项内容） 3.1.2实验原理及实验步骤（实验工作原理或实验的主要操作过程） 3.1.3实验记录（核心代码及调试过程） 3.2 上机实验： 3.2.1上机实验的内容及要求 3.2.2算法设计思想与算法实现步骤 3.2.3程序核心代码，程序调试过程中出现的问题及解决方法 3.2.4 程序运行的结果
注解：理工科实验需记录实验过程中的数据、图表、计算、现象观察等，实验过程中出现的问题；其它如在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需记录程序核心代码以及程序在调式过程中出现的问题及解决方法；记录程序执行的结果。 4、实验总结 4.1实验结果分析及问题讨论 4.2实验总结心得体会 注解：实验总结的内容根据不同学科和类型实验要求不一样，一般理工科类的实验需要对实验结果进行分析，并且对实验过程中问题进行讨论；在计算机上进行的编程、仿真性或模拟性实验需要对上机实践结果进行分析，上机的心得体会及改进意见。其它实验应总结实验过程写出心得体会及改进意见。 说明：各门实验课程实验报告的格式及内容要求，请按照实验指导书的要求手工书写。 一、实验目的和任务 1、进一步掌握万有特性曲线意义 2、掌握发动机万有特性曲线的测定和绘制方法 3、了解万有特性曲线的用途 负荷特性、速度特性只能表示某一油量控制机构位置固定或某一转速时，发动机参数间的变化规律，而对于工况变化范围大的发动机要分析各种工况下的性能，就需要在一张图上全面表示出发动机性能的特性曲线，这种能够表达发动机多参数的特性称为万有特性。 广泛应用的万有特性用n为横坐标，用平均有效压力Pme为纵坐标，在图上画出许多等油耗率曲线和等功率曲线。根据需要，还可以在万有特性曲线上绘出等节气门开度线、等排放线、等过量空气系数线等。
%不同转速下的燃油消耗率与扭矩的曲线拟合 clear all be1=[222.8,220.4,232.4,228.5,227.8,232.6,248.5,245.9,272.4,329.7]; Ttq1=[399.8,354.1,318.5,278.1,236.2,203.6,185.3,157.2,117.2,80.8]; T1=80:320/9:400;%转换矩阵格式 Be1=interp1(Ttq1,be1,T1,'spline');%n=1400r/min时燃油消耗率与扭矩的曲线拟合 be2=[222.0,221.7,235.4,226.5,230.5,236.8,249.1,276.1,407.9,487.0]; Ttq2=[409.1,365.7,328.3,284.1,243.7,203.2,164.3,123.9,83.5,39.7]; T2=39:371/9:410; Be2=interp1(Ttq2,be2,T2,'spline'); be3=[226.0,225.3,226.4,233.9,242.1,283.3,253.9,271.4,323.5,468.6]; Ttq3=[408.3,368.3,328.3,289.0,244.4,208.8,167.7,132.1,89.5,46.1]; T3=46:363/9:409; Be3=interp1(Ttq3,be3,T3,'spline'); be4=[206.5,231.1,231.1,233.0,242.0,244.9,265.0,299.8,398.0,596.8]; Ttq4=[425.6,380.3,332.7,290.9,244.4,205.1,160.2,114.5,68.8,30.7]; T4=30:396/9:426; Be4=interp1(Ttq4,be4,T4,'spline'); be5=[234.7,259.8,235.5,237.6,242.8,292.3,277.9,308.7,396.2,605.9]; Ttq5=[420.7,379.6,334.6,291.6,244.4,202.8,157.5,116.0,74.1,37.8]; T5=37:384/9:421; Be5=interp1(Ttq5,be5,T5,'spline'); be6=[174.2,242.2,252.1,287.4,253.6,263.6,290.6,316.8,378.0,518.8]; Ttq6=[404.6,360.5,322.7,283.0,243.3,205.5,162.1,124.7,86.8,52.4]; T6=52:353/9:405; Be6=interp1(Ttq6,be6,T6,'spline'); be7=[256.9,253.7,253.5,260.0,303.8,280.7,300.6,346.6,435.6,812.9]; Ttq7=[378.0,344.7,310.3,264.3,226.1,186.8,154.2,115.3,76.3,34.1]; T7=34:344/9:378; Be7=interp1(Ttq7,be7,T7,'spline'); be8=[257.9,295.3,282.4,288.7,301.9,329.7,357.0,475.4,580.3,1080.1]; Ttq8=[315.6,275.5,242.5,210.3,178.5,145.6,118.6,72.6,52.8,22.4]; T8=22:294/9:316; Be8=interp1(Ttq8,be8,T8,'spline'); B=[Be1';Be2';Be3';Be4';Be5';Be6';Be7';Be8']; N=[1400*ones(10,1);1600*ones(10,1);1800*ones(10,1);2000*ones(10,1);2200*ones(10,1);2400*ones (10,1);2600*ones(10,1);2800*ones(10,1)]; Ttqn=[T1';T2';T3';T4';T5';T6';T7';T8']; G=[ones(80,1),N,Ttqn,N.^2,N.*Ttqn,Ttqn.^2]; A=G\B;%A为6*1矩阵 [n,Ttq]=meshgrid(1400:2800,100:600);%生成n-Ttq平面上的自变量“格点”矩阵 be=A(1)+n.*A(2)++Ttq*A(3)+n.^2*A(4)+n.*Ttq*A(5)+Ttq.^2*A(6); Pe=Ttq.*n/9550;
如何用matlab绘制电机效率map图或发动机万有特性曲线 前段时间写论文，需要绘制电机效率map图，其实和发动机万有特性曲线一样。。 看了好多资料都不会，问问师兄也没具体画过。。困惑中查到貌似有几个软件可以画map图，由于我比较熟悉matlab，就选用它了，可是matlab也不知道咋画呀，我查看了matlab图形处理这一块，突然发现等高线图绘制，咦？？？这不就是高中地理学的吗？？？和map图万有特性图本质一样吗？？？就是contour函数啦，惊喜万分 5.2.13 等值线图 等值线图可用于绘制地理数据中的等高图、气象数据中的等势图等。等值线图在二维图形中把第三维中相同大小的数据连接为等值线，一定程度上可以表示第三维的信息，同时等值线图相比三维图更容易观察数据之间的关系，被广泛的应用于各个领域。 MATLAB中提供了一系列的函数用于绘制不同形式的等高线图，其中包括： 1．contour()函数 contour()函数可用于绘制二维等值线图，函数的调用格式为： ?contour(z)：输入数据z为二维矩阵，绘制数据z的等值线，绘图时等值线的数量和数值根据矩阵z的数据范围自动确定。 ?contour(z,n)：绘制等值线图，设置等值线数目为n。 ?contour(z,v)：绘制等值线图，向量v设置等值线的数值。 ?contour(x,y,z)：绘制矩阵z的等值线图，输入参数x、y用于指定绘制的等值线图的坐标轴数据，同时输入数据x、y、z必须为大小相等的矩阵。 ?contour(x,y,z,n)：为指定坐标轴的等值线图设置等值线的数目n。 ?contour(x,y,z,v)：为指定坐标轴的等值线图设置等值线的数值v。 ?contour(...,LineSpec)：输入参数LineSpec用于设置等值线的线型。 ?[c,h] = contour(...)：返回contour()函数绘制的等高线图中的等值线的数值标签c和包含所有图形对象的句柄h； 2．contourf()函数 contourf()函数用于绘制带填充的二维等值线图。即在contour()函数绘制的等值线图上，将相邻的等值线之间用同一种颜色填充，不相邻的等值线之间填充有不同的颜色，填充用的颜色决定于当前的色图颜色。函数contourf()的调用格式同contour()。 3．clabel()函数 ?clabel(c,h)：在句柄h指定的等值线图上的等值线上添加数据标签c。 ?clabel(c,h,v)：在指定的等值线值v上显示数据标签c。 ?clabel(c,h,'manual')：手动方式设置等值线的数据标签。当运行该命令后，等值线图中将出现十字连线，用户用鼠标左键或空格键在最接近指定位置上放置数据标签，回车键结束该操作。 ?clabel(c)：在当前的等值线图上添加数据标签c。
【设计研究】 基于 M AT LAB 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 710111 摘要 :利用 MAT LAB 数学运算能力 , , , 有曲线直观明了 , 把等燃油消耗率曲线、 , 拟合程度较高。 关键词 ; :A文章编号 :1673-6397(2009 02-0034-03 U niversal Characteristics Curve Plotting Method based on MAT LAB Z H O U G uang -m eng 1 ,H A O Z hi -gang 2 , L I U Rui -lin 1 ,CHE N D ong 3
,G U A N Jin -fa 1 ,Z H A NG Chun -hai 4 (1. Autom obile Engineering Department , Academy of Military T ransportation , T ianjin 300161,China ; 2. T raining Department ,Academy of Military T ransportation , T ianjin 300161,China ; 3. G eneral C ourse Department , Academy of Military T ransportation , T ianjin 300161,China ; 4. Ordnance Mechanic T raining Brigade , Lan Zhou Theater , X i ’ an 710111,China Abstract :Taking advantage of MAT LAB mathematic operation , data from engine characteristic test was processed , the method is sim ple and credible , The universal characteristics curve plotted is intuitionistic and perspicuous ,and was in g ood fit with data g ot in test. K ey Words :MATLAB ;Universal Characteristics Curve ;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]
一、外特性： 发动机的速度特性曲线表示有效功率Pe（千瓦）、扭矩Me（牛顿米）、比燃料消耗量Ge（克/千瓦小时）随发动机转速n而连续变化的表现。发动机的速度特性是在制动试验台架上测出的： 1.保持发动机在一定节气门开度情况下，稳定转速， 测取在这一工况下的功率、比耗油等； 2.然后调整被测机载荷（扭距变化），使发动机转速 改变，再测得另一转速下的功率、比耗油。 按照一定转速间隔依次进行上述步骤。就能测出在不同 转速下的数值，将这些数值点连点地组成连续曲线，就产生 了功率曲线、扭矩曲线和比燃料消耗量曲线，它们与相应的转速区域对应。 二、万有特性试验方法： 楼上说的不错，一般不会通过万有特性测试来确定外特性，而是先标定好外特性，然后再去进行万有特性测试。不过这只是在正常开发新机时的顺序，如果是要测试一台不明状态的发动机，在油门设置好之后可以直接进行万有特性试验，万有特性数据里是包含外特性数据的。 手动进行万有特性测试的一般流程为： 1.热机后，将发动机调整至额定工况，即额定转速、额定功率，假定为 100kW@2000r/min，那么对应扭矩（也称负荷）应为477.5Nm，此时试验 台架控制模式应为转速-油门模式，且油门全开，控制好水温、进气温 度、进气湿度、进气负压、排气背压等边界条件后，记录各种所需参数； 2.然后根据该工况的扭矩，计算出最大扭矩的10%，20%…90%的扭矩值， 台架控制模式调整为转速-扭矩模式，保持额定转速不变，减小扭矩至 90%*477.5Nm=429.75Nm，然后待发动机各参数基本稳定后记录所需参数， 按此步骤记录该转速10个扭矩点，即可得到额定转速的负荷特性； 3.然后试验台架再切换为转速-油门模式，油门全开，然后减小100r/min 至1900r/min，重复上述相应步骤，从高到底记录十个扭矩点的所需参 数，完成该转速下的负荷特性测试；
=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 02-0034-03 Universal Characteristics C urve Plotting Method based on MATLAB Z HO U Guang-me ng 1 , H AO Zhi-gang 2 , LI U Rui-lin 1
, C HE N Dong 3 , GUA N Jin-fa 1 , Z HANG C hun-hai 4 (1. Automobile Engineering Department, Academy of Military Transportation, Tianjin 300161, China; 2. Training Department, Acade my of Military Transportation, Tianjin 300161, China; 3. General Course Department, Academy of Military Transporta tion, Tianjin 300161, China; 4. Ordnance Mechanic Training Brigade, Lan Zhou Theater, Xi . an 710111, China Abstract :Taking advantage of MATLAB mathematic operation, data from engine characteristic test was processed, the method is simple and credible, The universal characteristics curve plotted is intuitionistic and perspicuous, and was in good fit with data got in test. Key W ords :MATLAB; Universal Characteristics Curve; Plot :( , 男 , , , 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
发动机特性 §6-1 发动机工况和性能指标分析式 一 发动机工况 在绪论中我们已经介绍过工况的概念。有效功率Ne 和转速n 决定了发动机的工作运行情况。 工况 — Ne ，转速n 。 发动机的工况分为点工况、线工况和面工况。 二 发动机性能指标分析式 1 p k e v i m =1ηαηη 2 M k e v i m =2ηαηη 3 N k n e v i m =3ηαηη 4 g k e i m =4 1 ηη 5 G k n T v =5ηα §6-2 发动机速度特性 发动机节气门开度 （ 或油门开度 ） 不变，发动机性能指标随转速n 变化的关系。 如：汽车爬坡或阻力变化时, 节气门 （ 或油门 ） 开度不变, n 随外界负荷的变化而变化。外界负荷大, n ↓, 外界负荷小, n ↑, 这时发动机沿速度特性工作。 一 汽油机的速度特性 （一） 定义 汽油机节气门开度固定不变，汽油机性能指标随转速n 变化的关系。 外特性 （全负荷的速度特性） — 节气门全开 （ 100% ）, 测得的速度特性。 部分速度特性 — 节气门固定在部分开启位置, 测得的速度特性。 （二） 外特性曲线 1 Me 曲线
M k e v i m =2ηα ηη n ↑ → ?g ↑ → α↓ （ 不多 ） M k e v i m =2' ηηη （1） ηv — n ↑ → 气流惯性↑ → ηv ↑；n ↑↑ → 节流损失↑ → ηv ↓。 （2） ηi — n ↑ → 气流运动↑ → 混合气形成改善 → ηi ↑； n ↑↑ → 燃烧时间↓，燃烧恶化 → ηi ↓。 （3） ηm — n ↑ → ηm ↓。 （4） Me — 低速时: ηv ↑ n ↑ → ηi ↑ 使Me 变化不大, 略有↑； ηm ↓ 高速时: → ηv ↓ n ↑ → ηi ↓ 使Me ↓↓。 ηm ↓ 2 Ne 曲线 低速时: n ↑ → Me ↑ （ 不大 ）, 但 Ne ∝ Me ↑ ? n ↑ → Ne ↑↑； 高速时: n ↑ → Me ↓ → Ne ↑ （ 不大 ）。 3 g e 曲线 g k e i m =4 1 ηη 低速时: n ↑ → ηi ↑，ηm ↓，ηi ↑大于ηm ↓ → g e ↓ （ 不大 ）； 高速时: n ↑ → ηi ↓，ηm ↓ → g e ↑↑。 有一个g e ,min 对应的n, 整个曲线变化不大。 4 G T 曲线 G k n T v =5ηα 低速时: n ↑ → ηv ↑，n ↓ → G T ↑ （ 不大 ）；
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟 发动机万有特性曲线看油耗，省油是怎么来的 本文概要：发动机万有特性看经济性、空挡带档行驶、变速器如何操作省油。提到燃油经济性，大家最直观体验就是在开车的时候，烧了多少油，花了多少人民币，今天cartech8从专业的角度来分析一下燃油经济性。目前世界上评论汽车燃油经济性一般用耗油量或油行程来表示。汽油的燃油经济性指标与发动机的特性和汽车的自重、车速及各种运动阻力如空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力等大小、传动系的效率及减速比等都有关系，因而在数值上往往与实际情况有差别。 要了解燃油经济性，我们先了解几个概念。油耗率：通常以“克(燃油) /(千瓦小时)”来表示，以一千瓦的功率工作一小时的燃油消耗量多少克。 有效燃油耗率（BSFC）、指示燃油耗率（ISFC）两种，两者之间差了两个字，前一个有效燃油耗率意味着“现在实际是多少”，是实际。指示燃油 耗率意味着“原本可以有多少”，是潜力。不同的时候得到关注的不一样， 一般情况下，还是有效燃油耗率用的比较多。发动机万有特性曲线：横坐标为发动机转速，纵坐标为平均有效压力（单位气缸工作容积发出的有效功称为平均有效压力，单位为bar）。平均有效压力越大，发动机的作功能力越强。这个平均有效压力，可能有点费解，我们就直接把它理解为发动机的负荷率。发动机负荷率=（某点的扭矩/相同转速下最大扭矩） *100%，你也可以理解为特定转速下油门开度的百分比。在万有特性曲线上，越高的点负荷率越高，到最高点(外特性）时就是100%负荷了。发动机万有特性曲线的等油耗线主要反映的是：在不同的发动机转速和负荷情况下的油耗率，就是下图一圈一圈标有数字的曲线，这些曲线叫等油耗线。数值越小表示油耗率越低，经济性越好。在图上你会看到一个油耗最低的 专注下一代成长，为了孩子
“发动机万有特性试验”实验指导书 （中南林机电院刘谦钢） 一、实验目的及要求(参见“发动机原理实验教程”P8) 1实验目的： 1.1掌握发动机万有特性的试验方法。 1.1.1 掌握发动机负荷的加载方法和转速、燃油消耗率的测量方法。 1.1.2 掌握发动机功率、转速、油耗等测量仪器设备的选择、操作、使用方法。 1.1.3 熟悉发动机万有特性测试数据的分析和处理方法。 1.2 通过实验，学习绘制、分析发动机万有特性曲线。 1.2.1 依据原始数据和处理的数据，绘制发动机万有特性曲线。 1.2.2 通过分析万有特性曲线评价发动机在各种工况下的经济能，并为合理选用发动机和了解发动机在各种工况下的性能提供资料。 2 实验要求： 2.1 每次参加试验的学生为10～20人。 2.2 实验前复习发动机原理教材中发动机万有特性的相关内容，认真阅读实验指导书及其附件。 2.3 实验时应作好记录纸笔等准备，按指导书操作仪器设备、试验及作好实验记录。 2.4 实验后，严格按实际实验数据正确处理实验数据，绘制发动机万有特性曲线，分析发动机在各种工况下的经济性，认真撰写实验报告。 二、实验预习及准备(参见“发动机原理实验教程”P8～P9。) 1 实验原理：（参见“发动机原理实验教程”P1～P4。） 1.1 万有特性定义：即发动机主要性能参数之间相互关系的综合特性。在万有特性曲线上，可以表示3个或3个以上的性能参数之间的关系，故又称为多参数特性曲线。最常见的形式是以转速n为横坐标，以平均有效压力Pc为纵坐标，在图上画出许多条等油耗率ge曲线、等功率Pe曲线。 1.2 万有特性的作用 发动机负荷特性和功率特性分别从不同角度反映出发动机的主要性能随负荷或转速变化的规律，从而可以基本评价发动机的性能和判断是否能够满足发动机的要求。而万有特性则是一种能同时反映出各种不同工况（功率（扭矩）/转速）下油耗率等性能的曲线。 1.3 测量原理 1.3.1 功率测量原理（同发动机总功率试验） 1.3.2 燃油消耗率测量原理（同发动机总功率试验） 1.3.3 排温、油温测量原理（同发动机总功率试验） 2 实验设备及仪器：详见附件2。 3 实验技术标准及规范 3.1 技术标准 3.1.1 JB/T1147.2-2007《中小功率内燃机第2部分：试验方法》 3.1.2 JB/T1147.1-2007《中小功率内燃机第1部分：通用技术条件》 3.2 技术规范 3.2.1试验时发动机应带的附件及试验一般条件控制的要求详见附件4：“发动机原理实验教程”附录G--“发动机试验技术条件及规范”。 3.2.2《FC2000测控系统操作规程一》及《FC2000测控系统操作规程二》（见附件）。
用origin软件绘制发动机万有特性曲线方法 一、万有特性数据输入 在excel中整理好发动机万有特性数据，主要包括发动机转速、扭矩、燃油消耗率及功率数据。打开origin，将excel中整理好的数据直接复制粘贴到Book1中即可，可以在左下方的信息栏对Book1进行重命名。origin中表格操纵与excel中类似。可以编辑数据的名称、单位、备注等信息，也可空着以后再绘制好的图表上修改。同时选中燃油消耗率和功率数据两列，点右键选择Set as Z，也可以在Column菜单下点选Set as Z，如下图所示。 二、绘制万有特性曲线 选中表格中所有数据列表，在绘图命令菜单Plot下绘制等高线命令Contour的颜色填充Color Fill选项，将出现图表窗口，如下图所示。 三、万有特性曲线图调整 上一步完成的万有特性曲线只是一个雏形，与常见的还很不一样，需要进行调整细化。在已绘制好的万有特性曲线图中，由于点选的是颜色填充的绘制方法，数据源有两组Z轴分量，相当于在一张图上绘制了两层，而等燃油消耗率曲线在等功率曲线的下方，被覆盖住无法看到。因此，需要取消等功率曲线图层的颜色填充效果。如图所示，在图片窗口左上角的1上右击，选择图层属性Layer Properties命令，在弹出的对话框中打开图层Layer1的下一级，选中转速、扭矩、功率曲线，并去掉Color Fill Control下Enabled之前的勾选，即可取消等功率曲线图层的颜色填充效果。
等燃油消耗率曲线还需要进行进一步的调整，才能变成最常见的样子。需要调整曲线的层次间隔，让等值曲线分布的疏密合理，还要加上等值线的数据标注，以便于观看查阅。同样是在图层属性对话框里，选中转速、扭矩、燃油消耗率曲线，在列标题或单元格编辑表格中，单击列标题或单元格可以完成曲线的层次、填充颜色、层次线型及添加数据标注的修改。 如图所示，单击Level栏表头，弹出Set Level设置层次对话框，先点击find min/max命令，找到燃油消耗率的最小值与最大值，并自动设置为等值曲线变化范围，选择线性变化，并选中增量increment选项，设置增量值为1，既让等燃油消耗率曲线从184.5g/kw.h开始，每隔1g/kw.h就绘制一条，直至367g/kw.h结束，一共183条。 单击Fill栏表头，在弹出的填充编辑对话框中，可以修改等值线之间的颜色变化，可以由一种颜色直接过渡到另一种，也可以中间插入其他颜色过渡，或者选择一种确定的颜色变化趋势，还可以为曲线之间添加纹理过渡趋势等。单击标注Labels栏表头，弹出标注编辑对话框，选择show all命令显示所有等燃油消耗率曲线的数值标注。 点击apply应用后，效果如图所示。
161 161 第11章 发动机特性 11.1基本概念 全面了解发动机在所有工况下的性能指标的变化，对合理使用、检查与维修发动机，都有很强的适用价值。 11.1.1 发动机特性与特性曲线 1．发动机特性 发动机性能指标随调整情况及运转情况而变化的关系称为发动机特性。发动机性能指标主要有功率、转 矩、燃料消耗率、排气温度、排气烟度等； 调整情况主要指柴油机的供油提前角、汽油 机的点火提前角、发动机燃料等可调因素对 发动机性能的影响；运转情况一般指发动机 转速和负荷等。 2．特性曲线 为了直观显示发动机的特 性，常以曲线形式表示，称为发动机特性曲 线。图11-1为Audi （奥迪） 2.4L 四缸5 气门汽油机的外特性曲线。 3.发动机特性分类 发动机特性分调节特性和性能特性两大 类。 （1）调节特性 指发动机的性能指标随 调节情况而变化的关系。如柴油机的供油提 前角调节特性、汽油机的点火提前角调节特 性、汽油机的燃料调节特性等。 （2）性能特性 指内燃机的性能指标随 运行工况而变化的关系。如负荷特性、速度特性、调速特性、万有特性、螺旋桨图11-1 发动机特性曲线 （Audi 2.4L5气门V6汽油机外特性）
162 162 特性等。 11.1.2 发动机特性的制取 发动机特性需在专门的试 验台（俗称发动机台架）上进 行，图11-2显示了带水力测功 器的试验台的基本组成。它可 以模拟发动机的实际工况，使 其在要求的转速和负荷下工 作，并可以同步测量发动机在 各种工况下的功率、燃料消耗、 废气排放、气缸压力等性能参 数。 发动机特性试验，国家已 有标准，需按有关标准，在规 定的条件下进行。 11.2发动机调节特性 发动机调节特性对发动机 的正确调整、使用与维修关系 密切，值得重视。 11.2.1 柴油机供油提前角 调节特性 它是指在发动机转速一定和油量控制机构（如喷油泵的供油拉杆）位置一定条件下，其功率、燃料消耗率等性能指标随供 油提前角变化而变化的关系。 图11-3为柴油机供油提前角调节特性曲 线。由曲线可见，随着供油提前角θ的改变， 发动机的功率与燃料消耗率也随着变化。对应 于最大功率和最小燃料消耗率的供油提前角即 为最佳供油提前角。发动机使用维修时，应注 意按照使用说明书要求，检查调整发动机静态 最佳供油提前角。 最佳供油提前角是随着发动机的转速变化 而变化的，它一般由供油提前角自动调节装置 来控制。对于电控柴油机，则由ECU 根据发动 机工况精确控制。 11.2.2 汽油机点火提前角调节特性 图11-2 发动机试验台 1-发动机 2-数显水温表 3-数显油压表 4-数显排温表 5-油门执行器 6-转速表 7- 负荷表 8-水门执行器 9-水温传感器 10-油压传感器 11-排温传感器 12-气缸压力传感器 13-油压传感器 14-针阀升程仪 15-电荷放大器 16-电荷放大器 17-霍尔针阀传感器 18-示波器 19-水力测功器 20-转角信号发生器 21-电荷放 大器 22-Ａ/Ｄ转换板 23-微机 24-打印机 25-显示器 图11-3 柴油机供油提前角调
利用Origin绘制发动机万有特性曲线 以绘制CYQD32Ti型柴油机万有特性曲线为例，介绍在Origin软件环境下绘制发动机万有特性曲线的过程。 首先，打开Origin软件，选择 File-Save Project As，命名为CYQD32Ti万。 一、输入原始数据。 先从EXCEL中处理好负荷特性试验数据、外特性数据和等功率数据，把外特性数据的转速、平均有效压力2列数据粘贴到表1中，把负荷特性的转速、平均有效压力、燃油消耗率3列数据粘贴到Origin软件的表2中，把等功率数据中的转速和各功率下的平均有效压力共11列数据粘贴到表3中。结果见图1。 二、将负荷特性数据表的燃油消耗率Y列属性转化为Z，为生成为矩阵做准备。 点选Data2负荷特性数据表的燃油消耗率列，在右键菜单中选择Set as Z。见图2。 三、将负荷特性数据转化为矩阵。 从菜单中选择Edit-Convert to Matrix-Random XYZ，在出现的Random XYZ Gridding对话框中选择OK按钮，生成Matrix1。过程见图3。 四、利用矩阵生成等燃油消耗率曲线。 选中矩阵Matrix1，从菜单中选择Plot-Contour Plot-Coutour-B/W Lines+Labels，过程见图4。等油耗曲线图Graph1见图5。 五、在等油耗线图中加入等功率线数据和外特性数据。 在Graph1窗口左上角的1处单击右键，在快捷菜单中选择Layer Contents。在出现的Layer1对话框中将左框中与Data3 有关的数据添加到右侧，再把Data1的数据添加到右侧，和单击OK按钮。过程见图6。Graph1中已经加入等功率线和外特性曲线，生成万有特性曲线雏形，见图7。 六、设置图形外观，使其满足万有特性曲线报告要求。 1.在Graph1图形区域双击打开Plot Detail 对话框，设置等油耗线的间距。见图8。设置等油耗线标签的有效位数，见图9。 2.分别在Graph1的X，Y轴区域双击，设置X，Y轴的显示范围及步长。见图10。 3.在图形中去掉外特性曲线上方的曲线。 在Data1数据表的首尾各插入一行，输入X坐标为最高和最低发动机转速，Y坐标为0。见图11。打开Plot Details 对话框，设置Data1 的line为Exclusive，Fill为White。见图12。万有特性曲线外观为图13。 4.双击X或Y轴，加上坐标网格（Grid）。过程见图14。 5.在图形窗口左上角的1处单击鼠标右键，选择Layer Properties，在Layer Detail 对话框中，选择Grid On top of Data 。细节见图15。万有图外观为图16。 6.在图形窗口中利用文本工具，输入X，Y坐标单位，等功率线标签，最终结果见图17。
程序如下： %%%%%%%%%%′从表格中读取数据%%%%%%%%%%% n=xlsread('d:\Program Files\MATLAB\R2010b\bin\wanyoutexing1\wanyoutexing.xls','sheet1','a4: a83'); Ttq=xlsread('d:\Program Files\MATLAB\R2010b\bin\wanyoutexing1\wanyoutexing.xls','sheet1','b4: b83'); be=xlsread('d:\Program Files\MATLAB\R2010b\bin\wanyoutexing1\wanyoutexing.xls','sheet1','c4: c83'); Z=[ones(size(n)),n,Ttq,n.^2,n.*Ttq,Ttq.^2]; %%%%%%%%%%%%%%%%求出回归参数%%%%%%%%%%%%%%%%% A=Z\be; n1=1400:2:2800; Ttq1=20:0.1:426; [Ttq1,n1]=meshgrid(Ttq1,n1); %%%%%%%%%%%%%%建立拟合后的be矩阵%%%%%%%%%%%%%%% be1=A(1)+A(2)*n1+A(3)*Ttq1+A(4)*n1.^2+A(5)*n1.*Ttq1+A(6)*Ttq1.^2; %%%%%%%%%%%%%绘制be-pme-n%%%%%%%%%%%%% mesh(n1,Ttq1,be1) title('be-Ttq-n 三维曲面') xlabel('n / (r/min)') ylabel('Ttq / N.m') zlabel('be / (g/(kW.h))') figure