Nico静静
网上搜集 仅供参考目前学术不端检测系统比较完善，在撰写论文时一定要避免抄袭《科技传播》杂志 国家级科技学术期刊中英文目录知网万方全文收录编辑部直接收稿百度空间有期刊详细信息摘 要 本文论述了目前国内外汽车安全气囊控制的一些主要算法，并解释了该算法中的核心内容和研究特点。在结合传统方法的同时，提出了两种新的算法——数据融合控制算法和模式识别控制方法。 关键词 安全气囊；汽车碰撞；数据融合；模式识别1 引言 汽车安全气囊的应用拯救了许多乘员的生命。但随着汽车的应用越来越多，气囊错误弹出的情况也时有发生，这样反而会威胁到乘员的安全，所以必须提高安全气囊的控制性能。因此，我们也需要进一步研究气囊控制算法。 汽车安全气囊技术发展到今天，其优劣已经不在于是否能够判断发生碰撞和实现点火，现代的安全气囊控制的关键在于能够在最佳时间实现点火和对于非破坏性碰撞的抗干扰。只有实现最佳时间点火，才能够更好的保护驾驶员和乘客。 最佳时间的确定在于当汽车发生碰撞的过程中，乘员向前移动接触到气囊，此时气囊刚好达到最大体积，这样的保护效果最好。如果点火慢了，则乘员在接触气囊的时候，气囊还在膨胀，这样会对乘员造成额外的伤害。如果点火快了，乘员在接触到气囊的时候气囊已经可以萎缩，则气囊不能对乘员的碰撞起到最好的缓冲作用，也就不能很好的起到对乘员的保护作用。图1 气囊示意图 第二个是气囊的可靠性问题，也就是对于急刹车、过路坎和其他非破坏性碰撞时引起的冲击信号的抗干扰。汽车在颠簸路面上行驶或以很低速度的碰撞产生的加速度信号可能会令气囊误触发，一个好的控制系统应该能够很好的识别这些信号，从而在汽车产生非破坏性碰撞时不会使气囊系统误打开。 第三个就是气囊控制技术的基本指标，包括避免以下情况：①气囊可能在很低的车速时打开。车辆在很低车速行驶而发生碰撞事故时，只要驾驶员和乘员系上了安全带，是不需要气囊打开起保护作用的。这时气囊的打开造成了不必要的浪费。②当乘客偏离座位或座位上无人，气囊系统的启动不仅起不到应有的保护作用，还可能对乘客造成一定伤害[1]。2 安全气囊点火控制的几种算法 1) 加速度法 该算法是通过测量汽车碰撞时的加速度（减速度），当加速度超过预先设定的阈值就弹出安全气囊。 2) 速度变量法 该算法是通过对汽车加速度进行积分从而得到加速度变化量，当加速度变化量超过预先设定的阈值时就弹出安全气囊。 3) 加速度坡度法 该方法是对加速度进行求导得到加速度的变化量作为判断是否点火的指标。 4) 移动窗积分算法[2] 对加速度曲线在一定时间内进行积分，当积分值超过预先设置的阈值时，就发出点火信号。 1 移动窗积分算法 下面具体介绍一下移动窗积分算法，选定以下几个观察量作为气囊点火的条件指标。①汽车碰撞时的水平方向加速度（或减速度）ax。ax是直接反映碰撞激烈程度的信号，而且ax在最佳点火时刻的选取中起关键作用。②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay，气囊控制系统加入ay对非碰撞信号能起到很大的抗干扰作用，当汽车发生正向碰撞时，ay与ax有很大的不一致性[3]；而当汽车受到路面干扰，例如汽车与较高的台阶直接相撞时，ay与ax有很大的一致性[3]，可以由此来判别干扰信号。结合这几个量，得出一个判断气囊点火的最佳指标。 需要采样一个时间段（从碰撞开始）ax的值，根据这一系列的值才能判断碰撞的激烈程度 气囊点火控制算法应在发生碰撞后20～30ms内做出点火判断，因为气囊膨胀到最大需要时间大概为30ms[4]，在碰撞初速度为4km/h时，人体向前移动5inch到达接触气囊的时间大概为70ms，则目标点火时刻为70－30＝40ms，所以气囊打开应该在碰撞后的40ms时刻，所以算法必须在20～30ms内做出点火决定。这样可以采样碰撞后的20个加速度值（频率是1kHZ）作为算法的输入值。而对于垂直方向也可以如此采样。则可得两组值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20) 移动窗算法中对ax的处理为（1）式： (1)图2 移动窗口算法示意图 其中t为当前时刻，w为时间窗宽度（采样时间宽度），对ax(t)进行积分，得到指标S(t，w)，当S(t，w)超过预先设定值时，则发出点火信号。 写成离散形式，如式(2)： (2) n为当前时间点，k为采样点数，f为采样频率。 加上垂直加速度之后，可以提高对路面干扰的抗干扰能力[3]，形式如式(3)： (3) S(n，k，ρ)为双向合成积分量，n，f，k如上定义；ρ为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。这种算法主要是考虑了汽车碰撞时的加速度因素，当加速度的积分达到一定值的时候，表示汽车的碰撞剧烈程度也到达一定值，会给乘员带来一定伤害。而且这种算法对于判断最佳点火时刻也是很有优势的，经过实验，利用这种算法得出的点火时刻离汽车碰撞的最佳点火时刻（利用摄像得出）仅差几毫秒[2]，符合要求的精度。 但是这种算法也有其不足，例如没有考虑碰撞时的速度以及座位上有没有人的因素，这样当汽车低速运行的时候，还是有可能引起误触发。如果将速度和座位上是否有人的信号引入，则可以进一步减少误触发的机会。2 利用数据融合提出的改进算法 由上面的叙述中我们可以知道，移动窗积分算法对于气囊弹出与否进行判断主要是根据积分量S，现在我们对积分量进行一些改造，可以克服上述缺点。具体做法如下，加入以下几个观察量：（1）汽车碰撞时的水平方向速度v，v可以反映汽车碰撞时乘客的受伤害程度。v越大，乘客的动能就越大，碰撞时受到的伤害就越大。v是判断气囊是否应该打开的最直接的指标。（2）坐位上是否有乘员的信号[5]。坐位上无人时，当发生碰撞则可以不弹出气囊，这样做可以减少误触发的几率，同时避免对其他乘员的伤害。 引入函数，这个函数的波形为：图3 函数波形图 当v超过30km/h的时候，y的值就大于1；反之就小于1。现在普遍采用的标准是，安全带配合使用的气袋引爆车速一般为：低于20km/h正面撞击固定壁时，不应点爆。而在大于35km/h碰撞时，必须点爆。在20km/h和35km/h之间属于可爆可不爆的范围。所以我们取v0＝30km/h为标准点，这样结合上面的移动窗积分算法，提出新的S1，则S1为： (4) 这样当v>v0时，汽车点火引爆的灵敏度就比原来大了；而vv0时引爆气囊的灵敏度不需要太大，可以适当调整的系数为1/∏，此时y函数图形如图4。 由图4可看到，采用增加了速度函数的算法后，使到v>v0时的灵敏度适当增加，同时也有效的减少了v P(w2|x)，则把x归类于弹出状态w1，反之P(w1|x)
一、摘要 本文介绍一台丰田海狮IRZ汽车点火系断电器触点经常被烧蚀，造成发动机排气消声器放炮，废气排放严重，功率下降的故障，通过采用修理断电器和更换电容器的修复方法，克服了车辆断电器经常烧蚀的现象，消除了由此而引起的故障。 关键词：燃烧充分、彻底；接触不良；电火花不强；点火正时 二、前言 随着我国国民经济的迅速发展，汽车保有量不断提高，大城市对使用的汽车要求也越来越高，不仅对汽车的技术性能(如动力性、经济性)有更高的要求，而且对车辆的废气排放和噪音也有新的要求。因此我们在检修汽车的过程中，不能忽略各个方面的故障影响。 三、正文 (一)发动机在运行时，发出无节奏“突突”声 我单位有台丰田海狮IRZ汽车(采用传统的蓄电池点火系)，行驶约8万km后，出现发动机运转时，排气消声器发出无节奏的“突突”声，而且转速越高声音越大，并伴有化油器回火；排气消声器放炮等现象，造成车辆废气排放污染严重，发动机动力明显下降，并且发动机出现了经常熄火的现象，经济性明显变差。 (二)造成发动机故障的原因分析 要使发动机能发出最高动力且排放污染小，则要确保发动机能充分燃烧。发动机充分燃烧的主要条件，就是点火系点火正时并能够产生足够强的火花去燃烧混合气。因为只有点火正时，燃烧充分，才能保证发动机做功时能产生足够大的爆炸力，去带动发动机曲轴以高速运转，同时，燃烧充分、彻底才能保证最大限度减少有害废气的产生，减少环境污染。由此得出结论，发动机点火系出现故障会使点火不正时，产生的电火花减弱，从而降低燃烧的充分性。燃料不能在气缸内完全燃烧，未燃烧的废气就会在排气喉补燃或排出，造成排气喉放炮或废气排放严重，最终使发动机输出功率下降。 根据以上分析，我拔下一个缸的高压线进行跳火试验，发现火花颜色发红，证明点 火火花过弱。这是燃烧不充分故障的原因。造成发动机点火系点火火花过弱的原因大致有以下几点： 1．高压电线接触电阻过大 点火线圈产生的高压电由高压线配送到火花塞的中心电极，由于经点火线圈变压形成高压电，火花塞旁电极连接地线，高压电可以跳过间隙到火花塞旁电极接地，在电压跳过间隙的瞬间产生火弧。如果高压电线接触电阻变大，会减低电压，电压低，产生的火花能量也必然减少，造成电火花能量减弱，令电火花不强。 2．分电器盖短路漏电故障 分电器盖将中央高压线传来的高压电配送到各缸的分高压线上，如果其漏电或中心炭精，以及各高压导电柱烧蚀造成接触不良，则也会令高压电能量减少，从而降低电火花能量，令电火花不强。 3．分火头烧焦造成接触不良故障 分火头用于将分电器盖中心炭极传来的高压电，送至分电器盖的各个导电桩。高压电由分火头的导电片传导，当导电片烧蚀、烧焦而导至高压电传导不良时，便会造成电压下降，令高压电能下降，从而降低电火花能量，令电火花不强。 4．断电器触点脏污、烧蚀造成接触不良故障 断电器触点脏污或烧蚀，造成接触电阻过大。断电器触点用于控制点火线圈初级电路周期性通断，其接触电阻增大，必造成点火系初级电流减少，最终造成偶合的高压电减少。高压电减少，产生的电火花也就减少。 5．电容器断路故障 电容器是用来并联断电器触点，吸收触点打开时产生的火花的。如果电容器短路故障，则断电器触点不能打开切断初级电流，也就无高压电产生，点火系不工作；如果电容器断路，则断电器触点烧蚀，导致接触不良，从而降低电火花能量，令电火花不强。 6．点火系提前角自动调节机构有故障 发动机活塞上行至此点时，可燃混合气压缩比最大，这时所产生的压力最大，爆炸时产生的功率也最大。由于发动机高速运转时，活塞在气缸内移动，每一个行程只需约OOls，而可燃混合气由电火花产生到混合气点燃爆炸约需003s，如果按理论设计，活塞上行至压缩终了的上止点时，点火系开始产生电火花到电火花点燃混合爆炸，则活塞已下移了约1／3位置，这时的压力相对减少，这样产生的爆炸力必减弱，所以要想发动机能输出最大动力，则要求活塞上移至上止点，混合气刚好点燃爆炸。要使发动机活塞刚好在上止点时爆炸，则点火系必须在活塞离上止点还需约003s时就开始产生电火花，这就是所指的发动机点火提前。发动机的点火提前是通过曲轴控制分电器总成来完成的，活塞还未到上止点时，所对应的曲轴转角，即点火提前角。也就是说，当活塞到达压缩冲程上止点之前已相当于曲轴转过了一定的角度，点火提前到上止点的一定角度，气体压力就能达到最大值，因此，点火时刻应在活塞到达压缩冲程上止点之前相对于曲轴一定转角。但点火提前角过大，混合气点燃过早，气体的压力将阻碍活塞向上运动，使发动机功率下降，燃料消耗增多，工作不稳定，怠速不良，大负荷工况时，产生易爆易燃现象。点火提前角过小，混合气点燃过迟，即活塞到达上止点时，混合气还未点燃，活塞从上止点下移后才点燃混合气，由于压缩力减少，则爆炸力必减少，会造成未燃烧的混合气在发动机排气管外燃，使功率下降。所以点火系的点火提前角调节不当或不起作用，也会导致发动机排气喉放炮，废气排放严重。 (三)排除故障的措施和方法 根据以上原因分析，围绕着发动机燃烧不充分时出现的故障现象，我反复学习了有关维修保养资料，并虚心向有经验的师傅请教，对逐个可能产生的原因进行检查分析，对可能会产生故障的部位采取先易后难的方法进行检查。检查方法和步骤如下： 1．高压电线检查 观察高压电线和端子，没有发现腐蚀、断裂或变形。每条线电阻(没有脱开盖时电阻)，测得电阻值如表所列，均属正常。 2．分电器盖检查 先检查分电器盖中心炭精触点、盖内分布的导电桩和盖上各高压点火线插孔，没发现烧蚀和熏黑现象。把火花塞上的所有高压线拨掉，拆下分电器盖(如图所示)，将所有高压线端头距离气缸3～4mm，打开点火开关，拨动断电器触点臂，此分线头与气缸体没有跳火。再拔掉分电器盖上的所有高压线，将中央高压线插到任一高压线插孔中，并在其分线孔邻近的插孔中再插上一根高压分线，使其端头距气缸体3～4mm。打开点火开关，拨动断电器触点臂，此分线端头与气缸体没有跳火，然后以此方法检查其他高压分线插孔，都没有漏电，证明分电器盖不存在漏电故障。 3．分火头检查 先观察分火头导电片端头，没有发现有烧缺、烧焦现象，再将分火头反放于气缸盖上(如图所示)，使其导电片与气缸接触，然后将高压线的端头距分火头座孔约2～3mm，同时接通点火开关，拨动断电器触点臂，使其一开一闭。此时高压线端头分火头座孔之间没有火花跳过，说明分火头工作正常。 4．点火调节装置检查 拆下分电器总成解体检查，离心式调节器的离心重块甩动灵活、平稳、无卡滞和松旷现象，将分电器轴固定不动，使凸轮向正常旋转方向转到极限位置，在突然放松时，凸轮立即返回原位，证明离心式调节器工作正常。检查真空式调节器，膜片无裂损，拉杆与弹簧连接牢固，管接螺母无漏气，说明真空式调节器良好。 5．断电器检查 在触点闭合时，用弹簧秤的挂钩钩住活动触点的尖端(如图所示)，沿着触点的轴向拉动弹簧，张力读数为8N(9kgf)，说明触点臂张力正常。再拨动断电器触点臂观察其触点，发现触点有严重烧蚀现象。用万用表测量触点之间电阻，指示数为5Ω，证明触点电阻增大，以致初级电流减少，高压电降低，造成了电火花减少的故障。 6．电容器检查 拆下电容器放在气缸盖上(如图所示)，使点火线圈上的高压总线端头距电容器引线3～5mm。接通点火开关，拨动断电器触点，使其一开一闭约3～4次，此时高压总线端头与电容器引线之间有火花跳过。立即将电容器引线与其外壳刮火(即放电)，不能产生强烈的篮白色火花，确定其已损坏。 经过以上的综合检测与判断，找出了引起发动机在各种转速下发出无节奏的“突突”声、发动机有熄火故障的主要原因是电容器损坏，引致断电器触点经常烧蚀。点火系统工作时，当断电器触点打开，随着初级电流减小，磁场发生变化，次级绕组产生高压电的同时，在初级绕组中也产生自感电动势，其值可达200～300V，它将作用在触点间隙，击穿触点间隙产生火花，使触点迅速烧蚀，同时使初级电流不能迅速中断，磁场变化减慢，使次级电压降低。为了消除这一影响，在触点两端并联一个电容器，当触点打开时，初级绕组产生的自感电动势向电容器充电。由于电容器适当，充电时间极短，不仅减小了触点间火花，延长了触点的使用寿命，而且加速了初级电流消失，提高了磁场变化速率，从而使次级电压提高。所以，断电器触点烧蚀和电容器损坏，导致低压电流减小，次级电压下降，火花能量减小，引致了点火系这一故障。 经过以上对故障的分析与判断，我决定更换电容器，对断电器触点进行修复。触点烧蚀严重，拆下断电器对触点进行修磨并在细油石上加少许机油磨平，发现触点厚度＜5mm的极限要求。更换新的断电器，装复后再调整触点间隙为35~45mm，其接触面积)85％，装回分电器总成试车，发动机在各种转速下，消声器无发出“突突”声，也无出现熄火现象，一切正常。 (四)结论 通过以上的方法和步骤，终于将我单位的这台车发动机排气放炮、功率下降的故障修复好。并从中得出结论，造成这一故障的原因是点火系电容器有故障，使触点断开时产生火花烧蚀触点，令触点接触电阻增大，导致产生的高压电不高，产生的电火花不强，混合气在气缸内燃烧不彻底。所以作为一名驾驶员不仅要遵守交通法规，保证行车安全，还要熟悉、掌握所驾驶车辆的技术状况，对一般汽车的故障特征，懂得其产生的原因和解决方法，并通过曰常勤保养，确保车况良好。
