基于Matlab的发动机特性研究

a
=
arcsin(
Fi ma g
)
，从
图
1
可
知，
YC6J190-33 发动机时汽车最大车速是 87km/h，I 档最大爬
坡度 ilmax=57.9%，最大爬坡角 almax=30.08。；由图 2 可知，康
明斯 ISBE4+225 发动机时汽车最大车速是 90km/h，I 档最大
Polyval、Polytool、Polyconf 等函数均可对上述曲线拟合。 转 矩（332.156N•m）初 选 玉 柴 YC6J190-33 发 动 机、康 明 斯
ISBE4+225 发动机与德国曼 D0836LFL 发动机，通过其模拟曲
51
理论与算法
2019.08
线图，分别对发动机的转矩特性以及比油特性进行计算，借 助 Matlab 对多项式进行拟合，得出三种发动机的转矩和比油 特性拟合曲线。 2.1 动力性能计算
Research on Engine Characteristics Based on Matlab
Yuan Jian （BYD automobile industry co., LTD.,Shenzhen Guangdong,518118）
Abstract: In this paper, the engine’s external characteristic curve is drawn by using matlab, and the engine’s different torque characteristics and specific fuel consumption characteristics are obtained, and the quadratic polynomial fitting is carried out. The results show that the selected engine has better matching performance. Key words:matlab;engine;characteristics;comparative analysis
1.1 发动机外特性的数学模型
式中 ：{a0...ak-1}——模型中待定系数 ； {e1...aN-1}——随机误差 ； N——实验数据点数 ； K——多项式项数（k=（l+1）（l+2）/2，l 为多项式最高 幂次）。 基于以上分析，可使用 Matleab 语言编制对应程序得出
关于发动机的外特性可以借助曲线拟合的方法来构建 回归方程系数向量，计算得出实验数据的回归方程如下 ：
0 引言
利用 MATLAB 能够对汽车发动机的实验数据进行整理与 分析，获取相应的拟合曲线，实现动态系统的建模与仿真，因 此 MATLAB 被广泛应用于汽车工程计算中 [1]。
1.2 万有特性的数学模型 发动机的万有特性常使用多元回归方程拟合，将发动机
的有效燃油消耗率 ge 看成转速 ne 与有效转矩 Me 的函数，回 归模型如下 ：
汽车在行驶的过程中需要克服滚动阻力（Ff）、空气阻力 （Fw）、坡度阻力（Fi），由此可得汽车行驶中驱动力和行驶过程
中阻力平衡方程为 ：Ft=Ff+Fw+Fi，借助 Matlab 把各驱动力下 车速的变化以及不同坡度下 Ft 与车速的变化进行绘制，可得 到汽车行驶性能曲线，图 1、图 2、图 3 分别为三种发动机汽车 行驶性能和爬坡度曲线。
1 发动机特性的数学模型
目 前，使 用 实 验 数 据 对 发 动机性能进行描述的方法主要 有两种 ：表格法与数学模型描 述法。其中，表格法的特点为计

ggee12
1 1
ne1 ne2


geN 1 neN
MMee12= nnee2122 nnee11MMee11 MMee1222nnee12l l nnee1l2−l1−M1Me1e2 MMe1el 2l × aa10
2 整车性能计算
P——多项式的阶次 ；
本次的研究对象为中型货车，总重为 6.75 吨，该车的
Ai——多项式拟合系数，一般通过最下二乘法确定。 Matlab 中 曲 线 拟 合 等 相 应 的 工 具 箱 或 Polyfit、
最 高 车 速 90km/h，其 中，发 动 机 的 额 定 转 速（np）为 2500r/ min，根 据 前 期 计 算 所 得 发 动 机 最 大 功 率（82.82kw）与 最 大
图 1 YC6J190-33 发动机时汽车的行驶性能曲线（左）与汽车爬坡 度图（右）
图 2 康明斯 ISBE4+225 发动机时汽车的行驶性能曲线（左）与汽 车爬坡度图（右）
图 3 德国曼 D0836LFL 发动机时汽车的行驶性能曲线（左）与汽车 爬坡度图（右）
由 Fi=magsina 可 得



M eN
neN 2
neN M eN
M eN 2 neN l
ne
l 2
−1M
e
2

M
e
l 2

ak
−1

ee10




eN

算简单、精度较高，但该法需要的实验数据测试量较大且测 量精度要求较高 ；数学模型描述法是通过构建发动机转速、 转矩以及油耗等参数间的数学模型对发动机的性能特性进 行描述，该方法的特点在于其模拟精度高低取决于建模的方 法，因此该方法的应用范围更广。
相关性能参数之间的关系，拟合形式多使用多项式，其中拟
合通式如下 ：
p
∑ =y ai ⋅ xi i =1
= ge
ao

1,
ne
,
M
e
,
ne
2
,
ne
M
e
,
M
2 e
,,
M

l e

×

a1


ak −1
式中 ：y——任意一条特征曲线的纵坐标 ； x——任意一条特征曲线的横坐标 ；
2019.08
理论与算法
基于 Matlab 的发动机特性研究
袁坚 （比亚迪汽车工业有限公司，广东深圳，518118）
摘要 ：本文使用 Matlab 绘制出发动机的外特征曲线，获取发动机不同转矩特性与比油耗特性，并进行四次多项式拟合 , 结果表明所选取的发动机整车匹配性能较好。 关键词 ：Matlab ；发动机 ；特性研究 ；对比分析