CN105160072B - 柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，包括以下几个步骤：1)基于转速参数规整的数据整理；2)按照先转速后扭矩的原则对数据进行降速排序；3)每一转速下的扭矩百分比计算和不规则数据剔除；4)油耗率数据的异常判断和剔除；5)基于扭矩的油耗率数值趋势拟合和插值替换；6)数据成形。相对于现有技术，本发明具有以下优势：可以剔除等油耗线绘制无效的数据，避免仪器误差引起油耗率数值不规律的变化，从而方便各种绘制工具绘制出较好一致性和更加合理的等油耗曲线。

Description

柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法
技术领域
本发明属于柴油机台架试验技术领域，尤其是涉及一种柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法。
背景技术
在柴油机试验台架上进行不同转速下负荷特性试验并进行数据采集，即产生万有特性试验数据，对转速、扭矩、油耗率进行等高曲线绘制即为柴油机的等油耗曲线。
目前，关于等油耗曲线的绘制工具很多，如MATLAB、ORIGIN、EXCEL、AUTOCAD、UNIPLOT等，这些工具软件一方面为等油耗曲线绘制提供了方便，另一方面也能实现转速、扭矩、油耗率数据到等油耗曲线的绘制功能。然而，绘制曲线往往不理想，或交叉或出现多个等高线区，对于柴油机来说就是存在多个燃油经济区，这实际上是不可能的。
对于万有特性等油耗曲线的绘制，为了获得更精准、更光滑的曲线，技术人员通常会加密试验工况点，如每个转速分布10个负荷工况。当不同工况点油耗率数值的差异小到小于仪器能满足的测量误差时，油耗率的测量结果就会重叠、反复，以致形成多个等油耗曲线区，而且由于密的工况点分布，曲线变得更不光滑。另外，一些试验台架不能进行自动采集数据，需要试验人员通过观察进行笔记，同步性本身比较差。
对于上述这些问题，技术人员常常将其归结为绘制工具的不成熟，而试验数据处理过程一方面不会得到重视，另一方面也只能按照绘制工具要求整理成相应的格式，最终问题得不到解决。
发明内容
为了克服传统试验数据处理方法不能绘制规则的万有特性等油耗曲线的问题，本发明旨在提出一种柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，以在导入绘制工具前可对试验数据进行预处理，以至最终形成规则、合理的万有特性等油耗曲线。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，包括以下几个步骤：
步骤一，基于转速参数规整的数据整理；
将实测的转速数据约整为100的整数倍，并提取怠速转速至标定转速范围内等间隔的转速值数据；
步骤二，按照先转速后扭矩的原则对数据进行降速排序；具体是根据上步最后得到的转速值数据，以转速为主要关键字，扭矩为次要关键字进行排序；
步骤三，每一转速下的扭矩百分比计算和不规则数据剔除；具体为以万有特性试验测取各转速对应的最大扭矩值为基准，计算每个转速下扭矩对应的百分比并约整为10的整数倍，将0％至100％等分若干个点，删除扭矩百分比不为这若干等分百分比以外的数据；
步骤四，油耗率数据的异常判断和剔除；具体为在每个转速下，绘制油耗率随扭矩变化的曲线，然后从第一个点开始，将其与第二点数值和第二点数值的1.5倍数值比较，处于二者之间的保留，否则删除；在比较下一个点直到倒数第二个点；
针对最后一个点，将其与前一点的数值和前一点数值的0.5倍数值的1.5倍数值比较，如果处于二者之间则保留，否则删除；
以及每个转速下，扭矩工况点数小于3时，删除该转速下全部数值；
步骤五，基于扭矩的油耗率数值趋势拟合和插值替换；具体为在每个转速下绘制油耗率随扭矩的散点图，并用函数关系式进行曲线拟合，系数保留若干位的小数，用拟合的函数关系式计算扭矩百分比对应的油耗率值，替换不符合插值函数关系的油耗率数值；
步骤六，数据成形；具体为以转速、扭矩、油耗率为列，并保持三者间对应关系，按照转速为主要关键字，扭矩为次要关键字的原则进行排序整理。
进一步的，所述步骤一中提取怠速转速至标定转速范围内数据的转速间隔等于200r/min。
进一步的，所述步骤三中整理形成数据在每个转速下删除扭矩百分比为100％、80％、60％、40％、20％以外的数据。
进一步的，所述步骤五中采用的拟合函数式是一元二次多项式y＝ax2+bx+c，拟合后系数保留20位的小数，各个转速下是5个油耗率数值的分布。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
可以剔除等油耗线绘制无效的数据，避免仪器误差引起油耗率数值不规律的变化，从而方便各种绘制工具绘制出较好一致性和更加合理的等油耗曲线。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据处理的流程图；
图2为本发明实施例数据整理结构图；
图3为本发明实施例某转速下油耗率随扭矩的曲线；
图4为本发明实施例某转速下油耗率随扭矩散点分布的插值图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤1，基于转速参数规整的数据整理；
将实测的转速数据除以100，并四舍五入至整数后再乘以100，使实测转速数据全部转换为100整数倍的转速值；
删除大于标定转速数值和小于怠速转速数值的转速值数据，按照转速相同的原则对转速值数据进行分类整理，从标定转速至怠速转速由高至低提取转速间隔为200r/min的转速值数据，并整理成表。
步骤二，按照先转速后扭矩的原则对数据进行降速排序；
根据上步提取转速间隔为200r/min后的转速值数据，以转速为主要关键字，扭矩为次要关键字进行降速排序。
步骤三，每一转速下的扭矩百分比计算和不规则数据剔除；
以万有特性试验测取各转速对应的最大扭矩值为基准，计算上步每个转速下扭矩对应的百分比数值，除以10再四舍五入至整数后再乘以10；
在每个转速下删除扭矩百分比为100％、80％、60％、40％、20％以外的数据，并按照先转速后扭矩的原则再次进行排序。
步骤四，油耗率数据的异常判断和剔除；
在每个转速下，如图3所示，绘制油耗率随扭矩变化的曲线；
从第一个点开始，将其与第二点数值和第二点数值的1.5倍数值比较，处于二者之间的保留，否则删除；在比较下一个点直到倒数第二个点；
针对最后一个点，将其与前一点数值的0.5倍数值和前一点数值的1.5倍数值比较，如果处于二者之间则保留，否则删除；
每个转速下，扭矩工况点数小于3时，删除该转速下全部数值。
步骤五，基于扭矩的油耗率数值趋势拟合和插值替换；
在每个转速下，如图4所示，绘制油耗率随扭矩的散点图，并用y＝ax2+bx+c函数关系式进行曲线拟合，其中y为油耗率变量，x为扭矩变量，a为函数关系式的二次项系数，b为函数关系式一次项系数，c为函数关系式的常数项，系数保留20位的小数，用拟合的函数关系式计算扭矩百分比对应的油耗率值，替换不符合函数关系的油耗率数值，确保各个转速下5个油耗率数值的分布。
步骤六，数据成形；
以转速、扭矩、油耗率为列，如图2所示，并保持三者间对应关系，按照转速为主要关键字，扭矩为次要关键字的原则进行降序排序整理，成为最终导入等油耗曲线绘制用数据。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，其特征在于包括如下步骤：
1)基于转速参数规整的数据整理；
将实测的转速数据约整为100的整数倍，并提取怠速转速至标定转速范围内等间隔的转速值数据；
2)按照先转速后扭矩的原则对数据进行降速排序；
根据上步最后得到的转速值数据，以转速为主要关键字，扭矩为次要关键字进行降序排序；
3)每一转速下的扭矩百分比计算和不规则数据剔除；
以万有特性试验测取各转速对应的最大扭矩值为基准，计算每个转速下扭矩对应的百分比并约整为10的整数倍，将0％至100％等分若干个点，删除扭矩百分比不为这若干等分百分比以外的数据；
4)油耗率数据的异常判断和剔除；
在每个转速下，绘制油耗率随扭矩变化的曲线，然后从第一个点开始，将其与第二点数值和第二点数值的1.5倍数值比较，处于二者之间的保留，否则删除；再比较下一个点直到倒数第二个点；
针对最后一个点，将其与前一点数值的0.5倍数值和前一点数值的1.5倍数值比较，如果处于二者之间则保留，否则删除；
每个转速下，扭矩工况点数小于3时，删除该转速下全部数值；
5)基于扭矩的油耗率数值趋势拟合和插值替换；
在每个转速下，绘制油耗率随扭矩的散点图，并用一元二次多项式函数关系式进行曲线拟合，系数保留若干位的小数，用拟合的函数关系式计算扭矩百分比对应的油耗率值，替换不符合插值函数关系的油耗率数值；
6)数据成形；
以转速、扭矩、油耗率为列，并保持三者间对应关系，按照转速为主要关键字，扭矩为次要关键字的原则进行排序整理。
2.根据权利要求1所述的柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，其特征在于：所述步骤1)中提取怠速转速至标定转速范围内数据的转速间隔等于200r/min。
3.根据权利要求1所述的柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，其特征在于：所述步骤3)中整理形成数据在每个转速下删除扭矩百分比为100％、80％、60％、40％、20％以外的数据。
4.根据权利要求1所述的柴油机万有特性等油耗曲线绘制用数据的处理方法，其特征在于：所述步骤5)中采用的拟合函数式是y＝ax2+bx+c，其中y为油耗率变量，x为扭矩变量，a为函数关系式的二次项系数，b为函数关系式一次项系数，c为函数关系式的常数项，拟合后系数保留20位的小数，各个转速下是5个油耗率数值的分布。
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