基于复杂路面的汽车运行工况域的动态调节

论文摘要

汽车运行中的工况状态的确定一直是困扰汽车ECU控制参数的设计和整定的一大难题。汽车工况的确定方法还主要依据台架实验的数据结果,并以实验结果建立工况判断方法。由于在汽车运行过程中,其发动机运行工况在相当大的范围内是处于经常而急促变化的,以此实验结果建立的工况判断方法并不能判断汽车在复杂运行条件的真实运行工况,具有极大的局限性和较差的适应能力。因此,本文研究在复杂路面上动态调节汽车运行工况域具有非常重要的意义。论文是在分析了发动机运行工况的基础上,建立了以免疫神经网络为核心的汽车运行工况域的动态调节模型,通过在线调节免疫因子来达到动态调整稳态工况域并运用Matlab/Simulink软件进行仿真研究。论文主要研究以下内容:(1)分析汽车发动机的性能及其影响因素,汽车在复杂路面上的运行特点。其中影响发动机性能的最主要因素是随运行工况不同而变化的空燃比和提前点火角等参数。(2)研究在非线性条件下,基于复杂路面的汽车运行工况的判断。在建立判断模型之前,分析发动机工况与其动力性、燃油经济性和排放性能的关系,传统汽车工况判断方案的不足。对Vela 1.5AT型轿车发动机做转速变化的台架试验并应用此台架试验数据来研究稳态工况域的确定方法、加减速工况及加减速趋势的判断。(3)研究基于免疫神经网络的汽车运行工况域的动态调节原理和框图,在Matlab/Simulink环境中对该BP神经网络进行训练并建立动态仿真模型。在设计调节框图时确定网络输入层、输出层神经元个数,由数据样本的训练得到隐含层神经元个数。通过仿真得到稳定工况域。由于发动机转速和负荷对汽车运行工况的调节原理是一致的,所以,本文只研究了转速对运行工况的影响和建立动态调节模型并仿真。(4)运用发动机台架试验来验证动态仿真中稳定工况域的结果是否正确和发动机道路试验来验证发动机的性能特性是否得到改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及工程意义
• 1.2 汽车运行工况的发展概况
• 1.2.1 汽车运行工况的国内研究现状
• 1.2.2 汽车运行工况的国内研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 汽车发动机的性能及其影响因素
• 2.1 发动机的性能
• 2.1.1 发动机的性能指标及性能曲线
• 2.1.2 发动机的有效热消耗率与有效燃油消耗率
• 2.1.3 汽车的道路性能
• 2.2 影响发动机性能的主要因素
• 2.2.1 压缩比与爆燃
• 2.2.2 点火时刻
• 2.2.3 空燃比
• 2.2.4 充气效率和热力状态
• 2.3 汽车发动机在复杂路面条件下工作的基本特点
• 2.4 本章小结
• 3 汽车运行工况及其判断方法
• 3.1 工况的概念和分类
• 3.1.1 稳定工况
• 3.1.2 非稳定工况
• 3.1.3 非稳定工况的分类
• 3.2 发动机工况与其动力性、燃油经济性和排放性能的关系
• 3.2.1 发动机工况与点火提前角的优化的关系
• 3.2.2 发动机工况与空燃比的关系
• 3.3 传统汽车工况判断
• 3.4 汽车运行工况及其模糊判断方法
• 3.4.1 汽车运行工况域边界条件的确定
• 3.4.2 汽车运行工况中加减速工况及加减速的趋势判断
• 3.5 本章小结
• 4 基于免疫神经网络的运行工况域的动态调节
• 4.1 运行工况域的动态调节
• 4.1.1 免疫调节原理
• 4.2 神经网络
• 4.2.1 BP 神经网络
• 4.2.2 BP 神经网络的设计
• 4.2.3 基于BP 神经网络的N 1 、N 2 自学习
• 4.3 本章小结
• 5 运行工况域的仿真研究
• 5.1 神经网络的训练
• 5.2 稳定工况模型的动态仿真
• 5.2.1 典型输入信号的选择
• 5.2.2 调节因子K 1 固定不变的调节模型及仿真
• 5.2.3 调节因子K 1 可调的动态调节模型及仿真
• 5.3 加减速工况的动态仿真模型
• 5.4 转速变化对运行工况影响的仿真研究
• 5.5 负荷变化对运行工况影响的研究
• 5.6 转速和负荷都变化对运行工况影响的研究
• 5.7 本章小结
• 6 实验及结果分析
• 6.1 试验规则
• 6.2 稳定工况的转速波动试验
• 6.3 发动机燃油消耗量的对比试验
• 6.4 发动机加减速性能对比试验
• 6.5 本章小结
• 7 论文总结
• 7.1 论文的工作总结
• 7.2 论文存在的不足和继续研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果