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摩托车汽油机高能点火系统参数优化及设计

作　者: 徐宙斌
导　师: 杨铁皂
学　校: 河南科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 点火系统点火能量正交实验参数优化
分类号: U483
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 28次
引　用: 1次
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内容摘要

摩托车有害排放的问题日益严重,为降低摩托车的有害排放,汽油机稀燃技术得到了广泛研究与应用,而稀燃技术的应用对点火能量提出了更高的要求。为了提高点火能量,需要对点火系统参数进行优化处理。传统点火系统参数的最终确定需要大量的试选与发动机匹配实验,不但时间长而且费用高。为了提高设计效率,减少实验次数,需要对点火系统建模并在此基础上进行优化研究。本文首先对高能点火系统进行了简化,并对元器件进行分析后得到了各自的等效电路,最终得到整个点火系统的等效电路。对简化后的点火系统等效电路进行分析,求出点火系统在各阶段电流和电压的数学模型,并据此用Simu-link软件搭建了点火系统的仿真模型。常规的优化方法需要对目标函数进行微分计算,确定优化收敛方向,求解过程非常复杂。由于点火系统模型复杂且参数众多,无法获得显式的目标函数,致使常规的优化方法在点火系统参数优化中遇到了较大的困难,为避免建立显式的目标函数、变量求导等问题,本文提出在点火系统模型的基础上应用正交实验理论的正交优化方法。应用该正交优化方法,以点火能量等为指标,对点火系统电感、电阻等五个参数进行优化设计。结果表明使用正交优化的方法,在建立点火系统模型后可对众多参数进行优化,并取得了良好的优化效果。在测量时点火电压的畸变较大,因此本文用辨识的方法求出了分压器的传递函数,对波形进行修正后能得到正确的波形,结果表明,这种方法切实可行,可以用采样数据进行能量计算。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-8
第1章绪论  8-11
  1.1 研究背景  8
  1.2 国内外的研究概况  8-9
  1.3 本课题的研究意义和主要工作  9-11
    1.3.1 本课题的研究意义  9
    1.3.2 本课题的主要工作  9-11
第2章摩托车点火系统的模型  11-17
  2.1 摩托车点火系统的分析简化  11-13
    2.1.1 点火器驱动电路  11-12
    2.1.2 点火器驱动电路模型的简化  12-13
  2.2 点火系统的等效电路模型  13-15
    2.2.1 晶体管  13
    2.2.2 点火线圈  13-14
    2.2.3 火花塞  14-15
    2.2.4 其他元件  15
  2.3 摩托车汽油机点火系统等效电路  15-16
  2.4 小结  16-17
第3章点火系统模型与仿真  17-30
  3.1 摩托车汽油机点火系统数学模型  17-20
    3.1.1 点火系统工作过程分析  17-18
    3.1.2 点火系统初级电路闭合时数学模型  18
    3.1.3 点火系统初级回路断开时数学模型  18-19
    3.1.4 火花塞击穿放电阶段数学模型  19-20
    3.1.5 次级放电结束数学模型  20
  3.2 摩托车汽油机点火系统仿真模型  20-25
    3.2.1 初级回路参数仿真模型  20-22
    3.2.2 次级回路参数仿真模型  22-23
    3.2.3 点火能量及点火效率仿真模型  23-25
  3.3 点火系统仿真  25-29
    3.3.1 初级回路参数仿真  25-26
    3.3.2 次级回路参数仿真  26-27
    3.3.3 点火能量及点火效率  27
    3.3.4 点火系统其它参数  27-29
  3.4 小结  29-30
第4章点火系统参数正交优化设计  30-46
  4.1 正交优化设计的基本概念  30-31
    4.1.1 因素、水平和试验指标  30
    4.1.2 正交优化求解的方法  30-31
  4.2 正交设计  31-34
    4.2.1 三种实验方案分析  31-32
    4.2.2 正交试验步骤  32
    4.2.3 正交表设计  32-33
    4.2.4 交互作用及其处理  33-34
  4.3 点火系统参数正交优化设计  34-38
    4.3.1 试验指标确定  34
    4.3.2 试验因素、水平分析  34-36
    4.3.3 交互作用考察  36-38
  4.4 各单目标正交优化  38-40
  4.5 多目标正交优化  40-45
    4.5.1 多目标函数优化  40-41
    4.5.2 多目标优化函数统计分析  41-43
    4.5.3 各因素效应分析  43-44
    4.5.4 最优方案仿真  44-45
  4.6 小结  45-46
第5章点火系统实验研究  46-62
  5.1 实验装置  46-48
  5.2 次级电压电流测量  48-57
    5.2.1 次级电压测量  48-49
    5.2.2 系统辨识  49-53
    5.2.3 曲线拟合  53-56
    5.2.4 次级电流测量  56-57
  5.3 实验结果及数据处理  57-61
    5.3.1 实验数据  57-59
    5.3.2 波形修正及数据处理  59-61
  5.4 实验分析  61-62
第6章结论  62-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间的研究成果  67

摩托车汽油机高能点火系统参数优化及设计

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