可视化编程技术在汽车发动机外特性曲线绘制中应用.doc

可视化编程技术在汽车发动机外特性曲线绘制中的应用 孙振军1 陈福恩2 姬鹏1 （1：河北工程学院，邯郸，056021；2：吉林大学，长春，130022） 摘 要：本文通过对汽车发动机外特性的理论分析，在处理汽车发动机外特性曲线时，建立了一种适合处理发动机外特性曲线的三次样条函数拟合的数学模型，在C++ Builder 可视化开发平台上，编制了汽车发动机外特性曲线绘制程序。利用三次样条函数插值法对实验数据进行拟合，实现了发动机外特性曲线绘制的自动化。从而为处理汽车发动机实验中的外特性曲线寻找了一种新的方法。 关键词：外特性曲线、C++ Builder、发动机、三次样条函数 0引言 发动机的速度特性曲线是指发动机的供油量调节机构位置固定不动时，发动机的有效功率Ne，有效扭矩Me，小时耗油量GT和有效燃油消耗率Ge等随转速n的变化关系曲线。它们表示发动机所能达到的最高性能，确定了它所能达到的最大功率和最大扭矩值及相应的转速。这些数据是标定发动机性能的依据。 从理论上讲，发动机的设计工况应位于最高效率点上，即在最大功率和最大扭矩输出时，燃油消耗率最低、排放最佳。但实际上，由于汽车发动机工作过程的复杂性，使得设计工况点不一定和最佳工况重合。因此，在选择发动机时，一般把它的运行工况点控制在外特性曲线的高效区内，使汽车获得较好的经济性、动力性及排放性。所以了解发动机的外特性曲线对于其匹配选择和安全经济运行很重要。此外，利用发动机外特性曲线还可以分析发动机的工作情况，积累资料，找出规律，作为设计和修改新老产品及修理的依据，也可以作为相似设计的基础。 目前，已有通过计算的方法确定汽车发动机的外特性曲线的尝试，但由于影响汽车发动机的工作因素的复杂性，计算方法所确定的性能曲线与实际的有一定误差。因此主要还是通过实验确定，即通过实验采集数据，在手工绘制外特性曲线。这种通过实验绘制外特性曲线的方法工作量大。 随着电脑的普及和Windows操作系统的广泛应用，开发基于Windows操作系统的绘制外特性曲线的软件就成为用户的一种要求。微软是语言简单、功能强大的开发工具，用它可以编制出利用实验数据换算和绘制外特性曲线的程序，使换算和绘制外特性曲线变得简单、自动可行，减少了换算和绘制工作量，节省了人力、物力，提高了工作效率。 1.基本原理 1.1外特性分析 1.1.1扭矩随转速的变化关系 由公式求出代人公式 得 （1） 式中： ------发动机有效扭矩， --------发动机转速， ------发动机有效功率， ------发动机所用燃油的热值， ------发动机每小时耗油量， ------发动机有效热效率， 若发动机每循环供油量为千克，则每小时供油量为 ×60千克/时 （2） 将式（2）代人式（1）得 ×60 ( ) （3） 式中燃油的热值及行程系数均为常数， 则： 因为 所以 (4) 由于有效扭矩与循环供油量、指示效率及机械效率成正比，所以若知道、及随转速而变化的关系，即可知道随转速而变化的关系。 1.1.2循环供油量随转速变化的关系 当供油量调节机构的位置固定时，对于无油量校正器（如阀式校正器）的喷油泵而言，由于燃油流动的惯性作用及流经油孔处的节流作用随转速升高而增强，所以在柱塞顶面还未完全关闭进（回）油孔时，柱塞就开始往外供油，而当斜槽刚打开口油孔时，并不立即停止供油。转速越高，这种作用越明显，因而循环供油量也就越多。从喷油泵速度特性上来看，上述作用 表现为循环供油量⊿G随转速的上升而略有增加，如图1所示。对于具有油量校正器的喷油泵，其循环供油量随转速上升而有所减少。  图1 柱塞式喷油泵的速度特性 、、－油泵油量调节机构的固定位置 图2 、、、及随转速变化的关系（供油量调节机构的位置固定）  指示效率随转速变化的关系 当转速提高时，不仅循环传热时间缩短，传热损失减小，发动机热状态增高，而且气流运动增强，喷油压力增高，喷雾质量改善，致使混合气形成及燃烧趋于完善，因此指示效率随转速提高而略有增加。若转速