CN112417671A - 获得发动机万有特性曲线数据的方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获得发动机万有特性曲线数据的方法、装置及存储介质，所述方法包括：获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片，所述已有万有特性曲线是处于以转速和扭矩为坐标的坐标系中的若干条等油耗率曲线；对所述已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据；通过插值拟合所述第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于所述函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。本发明只需要进行图片的数字化处理，无需进行机械模拟实验，因而数据的获取成本更加低廉。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种获得发动机万有特性曲线数据的方法、装置及存储介质。
背景技术
在发动机的研发过程中，通常需要跟某些标杆发动机进行比较，以便研发出性能更好的产品。发动机的万有特性数据是发动机的主要特性参数之一，不仅在发动机的研发过程中使用，在选配发动机以进行整车匹配的过程中，为了能获得比较好的整车经济性性能，通常也需要使用该参数作为输入，进行对标分析。
但是，通常，发动机制造方不会公开各自发动机的这类参数。该参数在试验台架上很难测定，且成本高昂。目前，也有第三方逆向测试公司，出售测试的发动机万有特性数据(可委托第三方测试公司进行测试，或者直接购买其所测得的数据)，但是成本也较高。另外，通过互联网查询，可以获得发动机制造方提供的发动机万有特性曲线的图片，而图片中仅显示几条等油耗率曲线或等功率曲线，而没有详实的万有特性数据。
因此，在相关技术中存在发动机万有特性数据获取困难、获取成本较高的问题
发明内容
鉴于此，本发明提供一种获得发动机万有特性曲线数据的方法、装置及存储介质，能够便捷地获得发动机万有特性数据。
具体而言，包括以下的技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种获得发动机万有特性曲线数据的方法，所述方法包括：
获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片，所述已有万有特性曲线是处于以转速和扭矩为坐标的坐标系中的若干条等油耗率曲线；
对所述已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据；
通过插值拟合所述第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于所述函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。
可选地，所述方法进一步包括：
选取所述第二万有特性数据中与所述已有万有特性曲线的油耗率相对应的数据所在的点，将所选取的点中油耗率相等的点连接从而得到第二万有特性曲线。
可选地，所述方法进一步包括：
将所述第二万有特性曲线与所述已有万有特性曲线进行比对，若二者的差异小，则证明所述第二万有特性数据接近所述目标发动机的实际数据；否则，
重新插值拟合所述第一万有特性数据，以获得更接近所述目标发动机的实际数据的第二万有特性数据。
可选地，所述方法进一步包括：
将所述第一万有特性数据所对应的点中油耗率相等的点连接从而得到第一万有特性曲线；
将所述第二万有特性曲线与所述第一万有特性曲线进行比对，若二者的差异小，则证明所述第二万有特性数据接近所述目标发动机的实际数据；否则，
重新插值拟合所述第一万有特性数据，以获得更接近所述目标发动机的实际数据的第二万有特性数据。
第二方面，本发明实施例提供了一种获得发动机万有特性曲线数据的装置，其包括：
获取模块，其被配置为获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片；
坐标轴取点模块，其被配置为对所述已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据；
插值拟合模块，其被配置为插值拟合所述第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于所述函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。
可选地，所述装置进一步包括：
绘制模块，其被配置为选取所述第二万有特性数据中与所述已有万有特性曲线的油耗率相对应的数据所在的点，将所选取的点中油耗率相等的点连接从而得到第二万有特性曲线。
可选地，所述绘制模块还被配置为将所述第一万有特性数据所对应的点中油耗率相等的点连接从而得到第一万有特性曲线。
可选地，所述装置进一步包括：
比对模块，其被配置为将所述第二万有特性曲线与所述第一万有特性曲线进行比对，以观察二者的差异程度。
可选地，所述装置进一步包括：
比对模块，其被配置为将所述第二万有特性曲线与所述已有万有特性曲线进行比对，以观察二者的差异程度。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现所述的获得发动机万有特性曲线数据的方法。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明通过对已有万有特性曲线进行坐标轴取点获取第一万有特性数据，插值拟合获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，由此按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取第二万有特性数据，从而获得了等间隔的规整万有特性数据。由于只需要进行图片的数字化处理，无需进行机械模拟实验，因而数据的获取比较便捷，且数据的获取成本更加低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明一实施例的获得发动机万有特性曲线数据的方法流程图；
图2为根据本发明一实施例的获得发动机万有特性曲线数据的方法流程图；
图3为某目标发动机的已有万有特性曲线图；
图4为根据本发明的方法获得的某目标发动机的第二万有特性曲线与已有万有特性曲线比对的示意图；
图5示出了将根据本发明的方法获得的某目标发动机的第二万有特性数据和已有万有特性数据加载至某车型一维整车仿真模型中验证NEDC循环工况；
图6示出了将根据本发明的方法获得的某目标发动机的第二万有特性数据和已有万有特性数据加载至某车型一维整车仿真模型中验证WLTC循环工况；
图7为根据本发明一实施例的获得发动机万有特性曲线数据的装置的结构框图。
图中的附图标记分别表示为：
10-获取模块；
20-坐标轴取点模块；
30-插值拟合模块；
40-绘制模块；
50-比对模块。
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
万有特性曲线是在以转速为横坐标以扭矩或平均有效压力为纵坐标的坐标系中画出的许多等耗油率曲线和等功率曲线。在本发明中所提及的万有特性曲线是指在以转速为横坐标以扭矩为纵坐标的坐标系中画出的等耗油率曲线。发动机万有特性曲线主要反映的是在不同的发动机转速和扭矩(也称负荷)情况下的油耗率。油耗率通常是以“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。
在万有特性曲线图中可以看到一圈一圈的带数值(油耗率)的等高线(即等油耗率曲线)，在同一圈上分布的点的油耗率是相同的，数值越小表示油耗率越低，即发动机处于该工作区域时燃油经济性越好。关于转速、扭矩和油耗率的万有特性数据可以反映出在发动机的不同工况下的油耗率，发动机工况(即发动机的工作状况)主要是用发动机在不同转速下输出功率和扭矩的大小来表征的。
在利用万有特性数据分析发动机性能时，通常是采用规整的数据，即在等间隔转速和等间隔扭矩处的油耗率。例如，从转速1000rpm开始，转速每隔250rpm，扭矩每隔10Nm，来选取数据，那么规整的万有特性数据就是指：
然而，对于上述的“对应的油耗率值”通常是不可知的，发动机制造方并不会对外公开全部的万有特性数据。通过互联网查询，可以获得发动机制造方提供的发动机万有特性曲线的图片，而图片中仅显示几条等油耗率曲线，并没有详实的万有特性数据。
图3示出了网络查询到的某目标发动机的已有万有特性曲线(由发动机制造方提供)。图中示出了油耗率为240、250、270、290、360的等油耗率曲线。然而，从图3中无法获取到一系列规整的万有特性数据，例如，转速1750rpm、扭矩90Nm以及转速2250rpm、扭矩50Nm下的油耗率是无法快速地直接从图3中读取出来的。
如图1所示，本发明实施例提供了一种获得发动机万有特性曲线数据的方法，该方法包括：
S11：获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片(如图3所示)，该已有万有特性曲线是处于以转速和扭矩为坐标的坐标系中的若干条等油耗率曲线；
S12：对该已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据；
S13：通过插值拟合该第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于该函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。
在步骤S11中目标发动机的已有万有特性曲线是由发动机制造方提供的在网络上可以查询到的图片，如图3所示，图3中以转速为横坐标以扭矩为纵坐标，示出了油耗率为240、250、270、290、360的等油耗率曲线。
在步骤S12中，可以利用专用取点软件工具的坐标轴取点特性，当然也可以不利用软件工具，人工按照已有万有特性曲线图上的坐标用直尺测量、估算数值后用笔记录下来，然后再手工输入到计算机中形成数据文件，但非常复杂也很费时。在本实施例中是利用取点软件通过鼠标在油耗率为240、250、270、290、360的等油耗率曲线上点击取点，获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据，由于是利用鼠标点击取点，因此所获取的第一万有特性数据是无序的不规整的数据，也是不全面的数据，因为只是油耗率为240、250、270、290、360的这几条等油耗率曲线上的数据。
在本实施例中，步骤S13可以通过软件MATLAB来完成的，MATLAB是美国Math Works公司出品的商业数学软件，用于数据分析、无线通信、深度学习、图像处理与计算机视觉、信号处理、量化金融与风险管理、机器人，控制***等领域。MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂(矩阵实验室)，软件主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态***的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案。
在步骤S13中，利用MATLAB插值拟合第一万有特性数据，通过MATLAB的处理，可以获得针对目标发动机的转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，即得到三者的函数关系通式，然后基于该函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的规整的第二万有特性数据。固定转速间隔是指各个转速之间具有相同的数值间隔，固定扭矩间隔是指各个扭矩之间具有相同的数值间隔，以这样的转速和这样的扭矩组合来基于上述函数关系得到相应的油耗率，相同数值间隔的转速、相同数值间隔的扭矩以及相对应的油耗率构成了第二万有特性数据。在本实施例中，例如从转速1000rpm开始，转速每隔250rpm，扭矩每隔10Nm，来选取数据，例如，将转速1250rpm、扭矩20Num输入MATLAB就可以得到所对应的油耗率，那么按照1000rpm—0Nm/10Nm/20Nm/30Nm……额定的最大扭矩、1250rpm—0Nm/10Nm/20Nm/30Nm……额定的最大扭矩、1500rpm—0Nm/10Nm/20Nm/30Nm……额定的最大扭矩、……这样的转速—扭矩组合输入MATLAB就可以得到相应的油耗率，继而得到针对该目标发动机的关于转速、扭矩和油耗率的规整的第二万有特性数据。
通过这些规整的第二万有特性数据就可以对发动机的燃油经济性等性能进行深度的分析。为发动机的研发以及在选配发动机以进行整车匹配的过程中，提供更好的支持。
本发明通过对已有万有特性曲线进行坐标轴取点获取第一万有特性数据，插值拟合获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，由此按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取第二万有特性数据，从而获得了等间隔的规整万有特性数据。由于只需要进行图片的数字化处理，无需进行机械模拟实验，因而数据的获取成本更加低廉。
由于第二万有特性数据是基于目标发动机的有限的真实数据(即第一万有特性数据)而得到的插值拟合数据。为了使最终得到的第二万有特性数据更加接近目标发动机的真实数据，可选地，如图2所示，本发明实施例所述的方法可以进一步包括：
S14：选取第二万有特性数据中与已有万有特性曲线的油耗率相对应的数据所在的点，将所选取的点中油耗率相等的点连接从而得到第二万有特性曲线；
S15:将这些第二万有特性曲线与已有万有特性曲线进行比对，若二者的差异小，则证明这些第二万有特性数据接近目标发动机的实际数据；否则，返回S13重新插值拟合第一万有特性数据，以获得更接近目标发动机的实际数据的第二万有特性数据。
在本实施例中，在步骤S14中，可以从第二万有特性数据中选取油耗率为240、250、270、290、360(与已有万有特性曲线的油耗率相对应)的点，再将这些点中油耗率相同的点连接起来就可以得到第二万有特性数据的第二万有特性曲线，目标发动机的这些第二万有特性曲线与目标发动机的已有万有特性曲线相对应。
在步骤S15中，可以将第二万有特性曲线和已有万有特性曲线整合到同一坐标系中进行比对，如图4所示，连续的线条表示的是目标发动机的已有万有特性，虚线表示的是由第二万有特性数据得到的第二万有特性曲线，从图中可以看出，油耗率相同的第二万有特性曲线和已有万有特性曲线之间的差异较小，吻合度较高，这说明在步骤S13中得到的第二万有特性数据与目标发动机的实际数据较为接近，第二万有特性数据可以作为分析目标发动机的有效数据。
然而，在步骤S15中，如果第二万有特性曲线与已有万有特性曲线的差异较大，说明第二万有特性数据离目标发动机的实际数据较远，不能作为分析目标发动机的有效数据，这时就需要返回步骤S13来重新插值拟合第一万有特性数据，具体地，在本实施例中，可以在MATLAB中重新选择一种插值拟合方法来插值拟合第一万有特性数据，为了使所得到的第二万有特性数据误差更小，可以重复进行步骤S13和步骤S15，直至所得到的第二万有特性数据更接近目标发动机的实际数据。
可选地，由于第一万有特性数据已经被输入到MATLAB中，因此可以在MATLAB中直接将第一万有特性数据所对应的点中油耗率相等的点连接从而得到第一万有特性曲线。因为第一万有特性数据就是从目标发动机的已有万有特性曲线上取点得到的目标发动机的实际数据，因此第一万有特性曲线就可以近似代表目标发动机的已有万有特性曲线。这样就可以在MATLAB中，直接绘制第一万有特性曲线和第二万有特性曲线，并在该软件中对二者进行比对。相比于与已有万有特性曲线进行比对来说，在MATLAB中直接与第一万有特性曲线进行比对更加地方便、快捷。
本发明通过将得到的插值拟合数据(即第二万有特性数据)与发动机制造方提供的已有万有特性曲线数据进行比对，来对插值拟合数据进行修正，从而使最终输出的插值拟合数据的误差更小，更加接近于发动机的实际数据。
图5示出了将根据本发明的方法获得的某目标发动机的第二万有特性数据和已有万有特性数据加载至某车型一维整车仿真模型中验证NEDC循环工况；图6示出了将根据本发明的方法获得的某目标发动机的第二万有特性数据和已有万有特性数据加载至某车型一维整车仿真模型中验证WLTC循环工况。将第二万有特性数据和已有万有特性数据加载至某车型一维整车仿真模型中验证，计算得到NEDC循环工况和WLTC循环工况下的经济性仿真结果。NEDC循环工况下百公里油耗相差0.1L/100km，WLTC循环工况下百公里油耗相差0.03L/100km(NEDC运行工况点如图5所示，WLTC运行工况点如图6所示)，由此可说明本发明所述的获取发动机万有特性曲线数据的方法切实可行，并且精度较高，可实施性强。
为了与传统的通过试验台架测试发动机万有特性数据的方法进行比较，同时也对目标发动机进行了台架测试，实现结果表明，根据本发明的方法获得的第二万有特性数据与台架实测数据相差很小，在一维整车仿真模型中加载根据本发明的方法获得的第二万有特性数据与台架实测数据，通过整车经济性表现对比，发现对应整车油耗基本相当，精度较高。这表明通过根据本发明的方法可以获得与台架实测数据精度相当的数据，而且本发明获取数据更便捷、更易操作、数据的获取成本更低廉。
图7为根据本发明一实施例的获得发动机万有特性曲线数据的装置的结构框图。如图7所示，该装置包括获取模块10、坐标轴取点模块20和插值拟合模块30。
获取模块10用于获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片。
坐标轴取点模块20用于对所述已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据。
插值拟合模块30用于插值拟合第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于该函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。
获取模块10可以用于执行步骤S11，坐标轴取点模块20可以用于执行步骤S12，插值拟合模块30可以用于执行步骤S13。
本发明通过对已有万有特性曲线进行坐标轴取点获取第一万有特性数据，插值拟合获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，由此按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取第二万有特性数据，从而获得了等间隔的规整万有特性数据。由于只需要进行图片的数字化处理，无需进行机械模拟实验，因而数据的获取成本更加低廉。
可选地，所述装置可以进一步包括绘制模块40和比对模块50。
绘制模块40用于选取第二万有特性数据中与已有万有特性曲线的油耗率相对应的数据所在的点，将所选取的点中油耗率相等的点连接从而得到第二万有特性曲线。
可选地，绘制模块40也用于将第一万有特性数据所对应的点中油耗率相等的点连接从而得到第一万有特性曲线。
比对模块50用于将第二万有特性曲线与第一万有特性曲线进行比对，以观察二者的差异程度；或者，比对模块50将第二万有特性曲线与已有万有特性曲线进行比对，以观察二者的差异程度。
绘制模块40用于执行步骤S14，比对模块50用于执行步骤S15。
本发明通过将得到的插值拟合数据(即第二万有特性数据)与发动机制造方提供的已有万有特性曲线数据进行比对，来对插值拟合数据进行修正，从而使最终输出的插值拟合数据的误差更小，更加接近于发动机的实际数据。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如图1或图2所示的获得发动机万有特性曲线数据的方法。
计算机可读存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储技术，CD-ROM、DVD或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。
本发明实施例所述的获得发动机万有特性曲线数据的方法可以通过计算机可读程序来执行，减少了人工参与，获取数据的效率更高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)
1.一种获得发动机万有特性曲线数据的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片，所述已有万有特性曲线是处于以转速和扭矩为坐标的坐标系中的若干条等油耗率曲线；
对所述已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据；
通过插值拟合所述第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于所述函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。
2.根据权利要求1所述的获得发动机万有特性曲线数据的方法，其特征在于，进一步包括：
选取所述第二万有特性数据中与所述已有万有特性曲线的油耗率相对应的数据所在的点，将所选取的点中油耗率相等的点连接从而得到第二万有特性曲线。
3.根据权利要求2所述的获得发动机万有特性曲线数据的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第二万有特性曲线与所述已有万有特性曲线进行比对，若二者的差异小，则证明所述第二万有特性数据接近所述目标发动机的实际数据；否则，
重新插值拟合所述第一万有特性数据，以获得更接近所述目标发动机的实际数据的第二万有特性数据。
4.根据权利要求2所述的获得发动机万有特性曲线数据的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第一万有特性数据所对应的点中油耗率相等的点连接从而得到第一万有特性曲线；
将所述第二万有特性曲线与所述第一万有特性曲线进行比对，若二者的差异小，则证明所述第二万有特性数据接近所述目标发动机的实际数据；否则，
重新插值拟合所述第一万有特性数据，以获得更接近所述目标发动机的实际数据的第二万有特性数据。
5.一种获得发动机万有特性曲线数据的装置，其特征在于，包括：
获取模块，其被配置为获取目标发动机的已有万有特性曲线的图片；
坐标轴取点模块，其被配置为对所述已有万有特性曲线进行坐标轴取点，并获取所取点对应的关于转速、扭矩和油耗率的第一万有特性数据；
插值拟合模块，其被配置为插值拟合所述第一万有特性数据，获得转速、扭矩和油耗率之间的函数关系，基于所述函数关系按固定转速间隔和固定扭矩间隔获取关于转速、扭矩和油耗率的第二万有特性数据。
6.根据权利要求5所述的获得发动机万有特性曲线数据的装置，其特征在于，进一步包括：
绘制模块，其被配置为选取所述第二万有特性数据中与所述已有万有特性曲线的油耗率相对应的数据所在的点，将所选取的点中油耗率相等的点连接从而得到第二万有特性曲线。
7.根据权利要求6所述的获得发动机万有特性曲线数据的装置，其特征在于，
所述绘制模块还被配置为将所述第一万有特性数据所对应的点中油耗率相等的点连接从而得到第一万有特性曲线。
8.根据权利要求7所述的获得发动机万有特性曲线数据的装置，其特征在于，进一步包括：
比对模块，其被配置为将所述第二万有特性曲线与所述第一万有特性曲线进行比对，以观察二者的差异程度。
9.根据权利要求7所述的获得发动机万有特性曲线数据的装置，其特征在于，进一步包括：
比对模块，其被配置为将所述第二万有特性曲线与所述已有万有特性曲线进行比对，以观察二者的差异程度。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1-4中任一项所述的获得发动机万有特性曲线数据的方法。
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