汽車點(diǎn)火線圈的模型構(gòu)建與參數(shù)預(yù)測(cè).pdf

1、作為汽車點(diǎn)火系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，點(diǎn)火線圈的性能直接決定了整車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的不斷應(yīng)用，以及汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)與電磁兼容要求的日益提高，傳統(tǒng)的點(diǎn)火線圈模型功能簡(jiǎn)單、不能綜合考慮參數(shù)之間的耦合與關(guān)聯(lián)影響，已經(jīng)很難滿足新背景下點(diǎn)火線圈產(chǎn)品的改進(jìn)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求。因此，建立功能更加完備的點(diǎn)火線圈模型、量化描述模型參數(shù)間的關(guān)聯(lián)與變化規(guī)律，已經(jīng)成為目前汽車點(diǎn)火線圈產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型階段亟待解決的關(guān)鍵問題。
　　論文對(duì)點(diǎn)火線圈產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開

2、發(fā)過程中的理論、方法與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入分析，研究目的為構(gòu)建汽車點(diǎn)火線圈的參數(shù)計(jì)算模型，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)火性能參數(shù)與設(shè)計(jì)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(diǎn)火線圈建模方法的相關(guān)文獻(xiàn)，指出點(diǎn)火性能預(yù)測(cè)與設(shè)計(jì)工藝參數(shù)估計(jì)是模型構(gòu)建的兩個(gè)關(guān)鍵問題，二者相輔相成，功能互補(bǔ)：前者從理論上解決了點(diǎn)火線圈產(chǎn)品的性能分析問題，后者則有效解決了點(diǎn)火線圈產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)問題。
　　建立了由等效電路參數(shù)計(jì)算點(diǎn)火性能參數(shù)的機(jī)理模

3、型，推導(dǎo)了更加完善的火花能量與峰值電壓微分方程組。相對(duì)于傳統(tǒng)方法，論文重新設(shè)計(jì)了模型結(jié)構(gòu)，以恒壓源取代恒流源作為點(diǎn)火電源，并增加了對(duì)點(diǎn)火模塊功能的建模仿真，得到了點(diǎn)火波形的關(guān)鍵特征，更符合實(shí)際的點(diǎn)火工況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該模型全面、綜合考慮了點(diǎn)火系統(tǒng)的關(guān)鍵要素，準(zhǔn)確給出了等效電路參數(shù)與點(diǎn)火性能參數(shù)關(guān)系的數(shù)學(xué)描述。
　　針對(duì)等效電路建模方法忽略鐵芯等磁路因素的問題，基于瞬時(shí)等效電感思想進(jìn)一步建立由設(shè)計(jì)工藝參數(shù)直接計(jì)算點(diǎn)火性能參數(shù)的正向

4、機(jī)理模型。論文分析了點(diǎn)火線圈的磁路結(jié)構(gòu)，并以此為依據(jù)推導(dǎo)出點(diǎn)火線圈初、次級(jí)繞組電壓與電流的等效磁路計(jì)算方程，指出其結(jié)構(gòu)和形式與等效電路方法相一致，整合二者可實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)火性能參數(shù)的定量計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于等效磁路-電路分析的機(jī)理模型有效解決了傳統(tǒng)方法僅能進(jìn)行定性設(shè)計(jì)的問題。
　　針對(duì)點(diǎn)火線圈工藝參數(shù)估計(jì)問題的小樣本特性，設(shè)計(jì)了一種訓(xùn)練與驗(yàn)證數(shù)據(jù)構(gòu)造方法，在此基礎(chǔ)上建立了基于非線性支持向量回歸的辨識(shí)模型。該方法基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化準(zhǔn)則

5、和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論，通過構(gòu)建點(diǎn)火線圈參數(shù)模型的傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)以點(diǎn)火性能參數(shù)為目標(biāo)約束的工藝參數(shù)估計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該方法能夠有效抑制回歸估計(jì)過程中的維數(shù)災(zāi)難和過擬合問題。此外，在支持向量回歸方法基礎(chǔ)上提出委員會(huì)機(jī)器的參數(shù)估計(jì)方法，通過投票機(jī)制進(jìn)一步提高了點(diǎn)火線圈設(shè)計(jì)工藝參數(shù)的估計(jì)精度。
　　針對(duì)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(quán)函數(shù)的改進(jìn)魯棒最小二乘支持向量回歸算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)點(diǎn)火工藝參數(shù)的抗差估計(jì)。通過

6、與標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，證明改進(jìn)算法能夠有效去除粗差數(shù)據(jù)對(duì)回歸結(jié)果的干擾，增強(qiáng)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(píng)價(jià)論文提出的汽車點(diǎn)火線圈建模方法的實(shí)際應(yīng)用效果，本文搭建了點(diǎn)火試驗(yàn)平臺(tái)與檢測(cè)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)并制作了多組點(diǎn)火線圈實(shí)驗(yàn)樣件，對(duì)其參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別用于點(diǎn)火線圈性能參數(shù)計(jì)算模型與工藝參數(shù)估計(jì)模型的驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了建模方法的有效性。