MATLAB和Origin绘制发动机万有特性曲线程序及方法

MATLAB及Origin绘制发动机万有特性曲线实例
1.MATLAB绘制发动机万有特性实例（含程序代码）
2.Origin绘制发动机万有特性曲线方法（操作步骤）
一、MATLAB方法
MTALB绘制发动机万有特性曲线需要建立M文件，并在M文件中将程序写入，运行即可，当然也可以通过调用excel数据来绘制万有特性曲线，下面是MATLAB绘制实例，可借鉴修改然后运行。

MATLAB程序如下：
clc
clear all
%不同转速下的燃油消耗率与扭矩的曲线拟合
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;
%外特性实验数据拟合
Nw=[1403,1597,1797,1986,2102,2199,2303,2400,2507,2598,2700,2802]; Ttqw=[474,497,515,526,528.8,522.8,509.5,492.2,471.2,448.4,408.3,357.4]; n0=1400:2800;
Ttqw_N=interp1(Nw,Ttqw,n0,'spline');
h=repmat(Ttqw_N,501,1);
ii=find(Ttq>h);%确定超出边界的“格点”下标
be(ii)=NaN;%强制为非数
Pe(ii)=NaN;%强制为非数
%绘制等燃油消耗率曲线和等功率曲线三维拟合图
subplot(1,2,1);
mesh(n,Ttq,be);
hold on;
mesh(n,Ttq,Pe);
axis([1000,3000,100,600,0,500]);
hold on;
xlabel('n(r/min)')
ylabel('Ttq(N*m)')
zlabel('Pe(KW) be(g/(KW*h))')
title('等燃油消耗曲线和等功率曲线的三维拟合图')
%绘制边界线(外特性曲线)
subplot(1,2,2);
plot(n0,Ttqw_N,'LineWidth',2);
axis([1400,2800,100,550]);
xlabel('n(r/min)');
ylabel('Ttq(N*m)');
title('万有特性曲线');
hold on;
%绘制等油耗率曲线的二维图
B=contour(n,Ttq,be,11);%画等位线，并给出标识数据
clabel(B);%把“等位值”沿等位线随机标识
hold on;
%绘制等功率曲线的二维图
P=contour(n,Ttq,Pe,11);%画等位线，并给出标识数据
clabel(P);%把“等位值”沿等位线随机标识
legend('等油耗曲线','等功率曲线','外特性曲线')
hold off
二、Origin方法
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。