汽車點火線圈的模型構建與參數(shù)預測.pdf

1、作為汽車點火系統(tǒng)的關鍵部件，點火線圈的性能直接決定了整車的動力性和燃油經濟性。隨著發(fā)動機新技術的不斷應用，以及汽車尾氣排放標準與電磁兼容要求的日益提高，傳統(tǒng)的點火線圈模型功能簡單、不能綜合考慮參數(shù)之間的耦合與關聯(lián)影響，已經很難滿足新背景下點火線圈產品的改進與創(chuàng)新設計要求。因此，建立功能更加完備的點火線圈模型、量化描述模型參數(shù)間的關聯(lián)與變化規(guī)律，已經成為目前汽車點火線圈產業(yè)轉型階段亟待解決的關鍵問題。
　　論文對點火線圈產品設計與開

2、發(fā)過程中的理論、方法與關鍵技術進行了深入分析，研究目的為構建汽車點火線圈的參數(shù)計算模型，分別實現(xiàn)對點火性能參數(shù)與設計工藝參數(shù)的求解。本文的主要研究工作如下：
　　系統(tǒng)分析了汽車點火線圈建模方法的相關文獻，指出點火性能預測與設計工藝參數(shù)估計是模型構建的兩個關鍵問題，二者相輔相成，功能互補：前者從理論上解決了點火線圈產品的性能分析問題，后者則有效解決了點火線圈產品的方案設計問題。
　　建立了由等效電路參數(shù)計算點火性能參數(shù)的機理模

3、型，推導了更加完善的火花能量與峰值電壓微分方程組。相對于傳統(tǒng)方法，論文重新設計了模型結構，以恒壓源取代恒流源作為點火電源，并增加了對點火模塊功能的建模仿真，得到了點火波形的關鍵特征，更符合實際的點火工況。實驗結果證明，該模型全面、綜合考慮了點火系統(tǒng)的關鍵要素，準確給出了等效電路參數(shù)與點火性能參數(shù)關系的數(shù)學描述。
　　針對等效電路建模方法忽略鐵芯等磁路因素的問題，基于瞬時等效電感思想進一步建立由設計工藝參數(shù)直接計算點火性能參數(shù)的正向

4、機理模型。論文分析了點火線圈的磁路結構，并以此為依據(jù)推導出點火線圈初、次級繞組電壓與電流的等效磁路計算方程，指出其結構和形式與等效電路方法相一致，整合二者可實現(xiàn)對點火性能參數(shù)的定量計算。實驗結果表明，基于等效磁路-電路分析的機理模型有效解決了傳統(tǒng)方法僅能進行定性設計的問題。
　　針對點火線圈工藝參數(shù)估計問題的小樣本特性，設計了一種訓練與驗證數(shù)據(jù)構造方法，在此基礎上建立了基于非線性支持向量回歸的辨識模型。該方法基于結構風險最小化準則

5、和統(tǒng)計學習理論，通過構建點火線圈參數(shù)模型的傳遞函數(shù)，實現(xiàn)以點火性能參數(shù)為目標約束的工藝參數(shù)估計。實驗結果證明，該方法能夠有效抑制回歸估計過程中的維數(shù)災難和過擬合問題。此外，在支持向量回歸方法基礎上提出委員會機器的參數(shù)估計方法，通過投票機制進一步提高了點火線圈設計工藝參數(shù)的估計精度。
　　針對工藝參數(shù)回歸精度易受樣本粗差數(shù)據(jù)影響的問題，提出基于IGGIII權函數(shù)的改進魯棒最小二乘支持向量回歸算法，實現(xiàn)了對點火工藝參數(shù)的抗差估計。通過

6、與標準支持向量回歸、最小二乘支持向量回歸、魯棒最小二乘支持向量回歸方法的實驗結果比對，證明改進算法能夠有效去除粗差數(shù)據(jù)對回歸結果的干擾，增強算法的魯棒性，提高數(shù)據(jù)處理的穩(wěn)定性與估算精度。
　　為評價論文提出的汽車點火線圈建模方法的實際應用效果，本文搭建了點火試驗平臺與檢測系統(tǒng)；設計并制作了多組點火線圈實驗樣件，對其參數(shù)指標進行測量，將實測數(shù)據(jù)分別用于點火線圈性能參數(shù)計算模型與工藝參數(shù)估計模型的驗證，實驗結果表明了建模方法的有效性。