论文摘要
汽车产业的高速发展,有力推动了汽车电子技术尤其是点火技术的迅速发展,但同时加剧了能源短缺和大气污染的问题。点火线圈作为汽车点火系的核心部件,其性能直接影响到点火系统的工作性能乃至整车动力性、燃油经济性以及排气净化质量等各项指标。日益严格的节能和环保要求,赋予了点火线圈技术以新的研究内容,促进了点火线圈生产工艺的不断发展,对点火线圈的开发技术提出了更高的要求。计算机的广泛应用和模型开发工具的发展为点火线圈数学仿真和建模提供了便利的平台,采用仿真开发技术可以避免传统汽车点火线圈工业生产中使用实物试验方法的弊端,能够满足快速性开发和多样性开发的要求,具有周期短、费用低、效率高等优点。因此,开发汽车点火线圈计算机仿真模型具有十分重要的现实意义。本文以RUV4汽车点火线圈为研究对象,详细分析了其工作原理及性能参数的物理意义,并结合点火线圈自身的工作方式和特点,采用电路参数模型和电磁参数模型来实现点火过程的仿真分析,通过数学分析的方法建立微分方程组来完成参数模型的仿真计算。本文在原有电路模型的基础上,考虑了点火模块的影响及点火线圈的多项性能参数,建立了改进的电路参数模型,进而建立了更加完整,更具有实用价值的电磁参数模型。电磁参数模型的输入参数为:初次级绕组的匝数、线径、材料、工艺,绕组骨架的结构尺寸、材料,铁芯的材料、结构尺寸,绝缘材料等材料结构参数和工艺参数,以及负载和点火激励条件;对输入参数分析并仿真计算得出静态参数:初次级绕组的电阻、漏感、自感、互感及分布电容值;进而仿真计算得出目标参数为:初级电流上升时间、初级钳位电压、次级电压上升率、次级电压峰值、霍尔延迟时间、火花保持时间、点火电流、点火能量及能量转换效率等。结合积累的开发经验和试验数据,本文制定了合适的测试方法,并借用测试平台,将参数模型仿真结果与实际测试结果进行比较,验证了参数模型的合理性和实用性;同时以电磁参数模型为平台,深入研究了各项输入参数对点火线圈性能的影响,从而为点火线圈的进一步研究开发奠定了基础。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题来源1.1.1 汽车产业面临的机遇与挑战1.1.2 汽车产业的发展趋势1.2 汽车点火技术的发展历程1.2.1 点火系统的发展趋势1.2.2 点火线圈的发展历程1.3 国内外汽车点火线圈的研究现状1.3.1 国外汽车点火线圈的行业现状1.3.2 国内汽车点火线圈的行业现状1.3.3 汽车点火线圈参数模型国内外的研究现状1.4 课题研究的目的和意义1.5 本文的主要研究内容第2章 点火线圈模型的目标参数分析及建模方法2.1 点火线圈参数模型的主要研究内容和方法2.1.1 点火线圈参数模型的结构2.1.2 点火线圈参数模型的研究流程2.2 点火线圈的工作原理2.2.1 点火线圈的点火方式2.2.2 点火线圈工作原理分析2.3 模型的目标参数分析2.3.1 初级断电电流及初级电流上升时间2.3.2 次级电压2.3.3 次级电压上升率2.3.4 霍尔延迟时间2.3.5 点火能量2.3.6 点火电流2.4 点火线圈的建模方法2.4.1 相关模型类型2.4.2 建模的平台及计算工具2.4.3 MATLAB中常微分方程初值问题的数值求解命令2.5 本章小结第3章 电路参数仿真模型的建立及验证3.1 原有的电路计算模型3.1.1 电压计算模型3.1.2 能量计算模型3.2 改进的电路参数模型3.2.1 稳压管的等效模型3.2.2 改进电路的电压模型3.2.3 改进电路的能量模型3.3 改进后与原模型的仿真结果比较3.3.1 电压模型仿真结果及比较3.3.2 能量模型仿真结果及比较3.4 电路参数模型的验证3.4.1 点火参数的测试方法3.4.2 点火参数的测试条件分析3.4.3 仿真结果与实际测试结果比较3.5 本章小结第4章 电磁参数模型的建立及磁路参数计算4.1 电磁参数模型的建立4.2 材料结构参数及工艺参数的分析与计算4.2.1 铁芯分析及仿真计算4.2.2 漏磁分析及计算4.2.3 分布电容分析计算4.2.4 绕组及绝缘材料分析4.3 本章小结第5章 点火线圈性能的影响因素研究5.1 仿真模型的图形用户界面5.2 点火线圈性能的影响因素研究5.2.1 默认的输入参数及激励条件5.2.2 磁隙对点火线圈性能的影响5.2.3 初级绕组匝数对点火线圈性能的影响5.2.4 次级绕组匝数对点火线圈性能的影响5.2.5 初级绕组线径对点火线圈性能的影响5.2.6 次级绕组线径对点火线圈性能的影响5.2.7 负载条件对点火线圈性能的影响5.3 本章小结结论参考文献附录1附录2附录3附录4攻读学位期间发表的学术论文致谢
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