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原文传递汽车点火线圈的模型构建与参数预测

论文题名：	汽车点火线圈的模型构建与参数预测
关键词：	汽车点火系统;点火线圈;点火性能;参数预测;量化描述模型
摘要：	作为汽车点火系统的关键部件，点火线圈的性能直接决定了整车的动力性和燃油经济性。随着发动机新技术的不断应用，以及汽车尾气排放标准与电磁兼容要求的日益提高，传统的点火线圈模型功能简单、不能综合考虑参数之间的耦合与关联影响，已经很难满足新背景下点火线圈产品的改进与创新设计要求。因此，建立功能更加完备的点火线圈模型、量化描述模型参数间的关联与变化规律，已经成为目前汽车点火线圈产业转型阶段亟待解决的关键问题。　　论文对点火线圈产品设计与开发过程中的理论、方法与关键技术进行了深入分析，研究目的为构建汽车点火线圈的参数计算模型，分别实现对点火性能参数与设计工艺参数的求解。本文的主要研究工作如下：　　系统分析了汽车点火线圈建模方法的相关文献，指出点火性能预测与设计工艺参数估计是模型构建的两个关键问题，二者相辅相成，功能互补：前者从理论上解决了点火线圈产品的性能分析问题，后者则有效解决了点火线圈产品的方案设计问题。　　建立了由等效电路参数计算点火性能参数的机理模型，推导了更加完善的火花能量与峰值电压微分方程组。相对于传统方法，论文重新设计了模型结构，以恒压源取代恒流源作为点火电源，并增加了对点火模块功能的建模仿真，得到了点火波形的关键特征，更符合实际的点火工况。实验结果证明，该模型全面、综合考虑了点火系统的关键要素，准确给出了等效电路参数与点火性能参数关系的数学描述。　　针对等效电路建模方法忽略铁芯等磁路因素的问题，基于瞬时等效电感思想进一步建立由设计工艺参数直接计算点火性能参数的正向机理模型。论文分析了点火线圈的磁路结构，并以此为依据推导出点火线圈初、次级绕组电压与电流的等效磁路计算方程，指出其结构和形式与等效电路方法相一致，整合二者可实现对点火性能参数的定量计算。实验结果表明，基于等效磁路-电路分析的机理模型有效解决了传统方法仅能进行定性设计的问题。　　针对点火线圈工艺参数估计问题的小样本特性，设计了一种训练与验证数据构造方法，在此基础上建立了基于非线性支持向量回归的辨识模型。该方法基于结构风险最小化准则和统计学习理论，通过构建点火线圈参数模型的传递函数，实现以点火性能参数为目标约束的工艺参数估计。实验结果证明，该方法能够有效抑制回归估计过程中的维数灾难和过拟合问题。此外，在支持向量回归方法基础上提出委员会机器的参数估计方法，通过投票机制进一步提高了点火线圈设计工艺参数的估计精度。　　针对工艺参数回归精度易受样本粗差数据影响的问题，提出基于IGGIII权函数的改进鲁棒最小二乘支持向量回归算法，实现了对点火工艺参数的抗差估计。通过与标准支持向量回归、最小二乘支持向量回归、鲁棒最小二乘支持向量回归方法的实验结果比对，证明改进算法能够有效去除粗差数据对回归结果的干扰，增强算法的鲁棒性，提高数据处理的稳定性与估算精度。　　为评价论文提出的汽车点火线圈建模方法的实际应用效果，本文搭建了点火试验平台与检测系统；设计并制作了多组点火线圈实验样件，对其参数指标进行测量，将实测数据分别用于点火线圈性能参数计算模型与工艺参数估计模型的验证，实验结果表明了建模方法的有效性。　　本文的研究内容有助于提高点火线圈开发的科学化水平，改善产品的设计进程。研究成果对提高汽车点火线圈的研发能力、构建自主知识产权的汽车点火线圈开发平台具有重要的学术意义和工程应用价值。
作者：	王启松
专业：	仪器科学与技术
导师：	赵永平
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文