桑塔納2000點火系統結構與檢修【含CAD圖紙+PDF圖】

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1 目錄 第一章 引言 -3 1.1 本課題的意義 -3 1.2 點火系統的發(fā)展 -5 第二章 點火系統簡介 -6 2.1 汽車點火系統類型 -6 2.1.1 磁感應式點火系統 -6 2.1.2 霍爾效應式電子火系 -9 2.2 點火系統工作原理 -11 第三章 桑塔納 2000 點火系統 -13 3.1 桑塔納 2000 簡介 -13 3.2 桑塔納 2000 點火系統結構 -14 3.3 桑塔納轎車點火系統檢修 -15 第四章 桑塔納 2000 點火系統檢修 -18 4.1 進氣壓力傳感器 MAP 的檢修 -19 4.2 霍爾傳感器 TDCS 的檢修 -19 4.3 曲軸位置傳感路 CPS 的檢修 -20 4.4 節(jié)氣門位置傳感器 TPS 的檢修 -20 4.5 冷卻液溫度傳感器 CTS 的檢修 -21 致 謝 -23 參 考 資 料 -24 附錄 I 外文文獻翻譯 -25 附錄 II 外文文獻原文 -33 2 摘要：上海桑塔納2000型轎車的發(fā)動機采用了MOTRONIC電子控制燃油噴射點火系 統，不僅能明顯改善動力性、燃油經濟性和排氣污染，兩且具有故障的自我診斷功 能。該系統能識別發(fā)動機運行過程中各部件的故障并編碼儲存以供查詢，同時自動 進行故障應急處理，從而大大提高了汽車的安全性和可維護性。 關鍵詞：桑塔納2000，燃油噴射，點火系統 ABSTRACT：The MOTRONIC electronic control filel injection and spark system has been adopted in the SANTANA 2000This system not only earl improve engineper form- ance、rueI economy and exhaust emission but also 3 has me function of self-diagnosisThe self-diagnos is system has the ability to detect the electrical faults and store them as fault codes to be interrogated Key Words： SANTANA 2000，Fuel Injection，Spark System 第一章 引言 4 1.1 本課題的意義 隨著人們對汽車使用的要求不斷提高和計算機技術及控制理論的發(fā)展,汽車電 子化程度越來越高。汽車電子化的發(fā)展過程基本上可以分為三個階段:第一階段,從 20 世紀60 年代中期到70 年代末期,在汽車產品中采用電子裝置,以改善部分機械 部件的性能;第二階段,從20 世紀70 年代末期到90 年代中期,在汽車設計和生產中 形成“機電一體化”的思想與技術;第三階段,從20 世紀90 年代中期至今,重點開 始廣泛應用計算機網絡與信息技術,使汽車更加自動化、智能化。作為汽車電子控 制系統的一部分,點火控制系統也經歷了磁電機點火系傳統觸點點火系晶體管 輔助點火系普通電子式點火系微機控制式點火系的發(fā)展過程。 點火系統是汽油發(fā)動機重要的組成部分,對發(fā)動機的性能有著決定性的影響。 電子點火系統取消了機械式斷電器及觸點,從而避免了凸輪、觸點等機械磨損所造 成的點火正時變化、觸點燒蝕等缺陷。但是電子點火系統仍沒有擺脫真空式和離心 式點火提前角調節(jié)機構,不能對點火正時實現優(yōu)化控制。點火時刻的精確控制對發(fā) 動機性能有很大影響,顯然對點火實現優(yōu)化控制的微機控制是今后電子點火系統的 發(fā)展趨勢。 在此基礎上,綜述了現代電子點火系統,尤其是點火能量及點火控制系統研究的 現狀、發(fā)展趨勢。隨著發(fā)動機向高轉速、稀混合氣方向發(fā)展,普通電子點火系統已 不能滿足要求,高能微機控制點火系統將成為今后點火系統的發(fā)展方向。 桑塔納 1985 年 12 月以前的采用有觸點的傳統式點火系統.自 1985 年 12 月 以后,采用了以霍爾元件為傳感器的無觸 點晶體管點火系統 .它取消了傳統式靠分 電器凸輪來使斷電器觸點閉合與分離的做法,代之以觸發(fā)器轉子 ,堆爾傳感器和晶體 點火控制裝 置. 點火系統主要常見故障表現為發(fā)動機不能起動.其現象是將點火開關擰到起動位 置,起動機運轉,而發(fā)動機不能起動. 故障原因: 1.導線連接松動,接觸不良; 2.點火線圈繞組斷路或搭鐵; 3.點火控制器故障; 4.霍爾傳感器損壞; 5 5.分電器蓋,分火間破裂漏電; 6.火花塞間隙增大,燒蝕嚴重,積油積碳過多; 7.高壓導線電阻過大. 點火的故障診斷與排除方法如下.如果起動機運轉,表明蓄電池,起動機技術善良 好,發(fā)動機不能 起動的原因在于點火系或供油系.閥門 進口泵 1.目視檢查導線或線束插接器是否松脫.如導線松動,應擰緊或將插接器插牢,使 導線接觸良好.如導線未不松脫,應檢查點火線圈產生火花的能力. 2.從分電器蓋上拆下中央高壓線,用絕緣鉗夾住高壓線,使其端部離發(fā)動機機休 67 毫米.起動發(fā)動機,如高壓線端部出現藍色火花,則表示低壓電路良好,故障在 高壓電路,應檢查分電器該及分火頭,高壓導線和火花塞.如高壓線端無火花,則表示 低壓電路有故障,應檢查點火線圈,晶體管控制器和霍爾傳感器. 桑塔納 2000 型轎車采用的是帶分電器式的電子點火系統，其突出特點是將點 火系統與燃油噴射系統復合在一起，由一個電控單元(ECU)來控制，結構簡單工作 可靠。同時，也存在點火控制器故障、霍爾傳感器損壞分電器蓋、分火間破裂漏電、 火花塞間隙增大，燒蝕嚴重，積油積碳過多等問題，存在一定的改進空間。學?？?慮到機械類本科畢業(yè)生完全有能力對汽車點火系統的結構進行設計和驗證，故提出 了本課題的研究。 本課題的研究著重于使機械類本科畢業(yè)生以四年來所學的專業(yè)理論知識，結合 一些課外參考文獻，獨立設計適用于桑塔納 2000 型轎車的點火系統，培養(yǎng)學生獨 立思考、解決問題的能力和思維創(chuàng)新能力與實踐能力，使其理論結合實際，學以致 用，為以后走上工作崗位打好堅實的基礎。 1.2 點火系統的發(fā)展 1.2.1 桑塔納 2000 型轎車點火系統 桑塔納 2000 型轎車采用的是帶分電器式的電子點火系統，主要由點火線圈、 分電器、火花塞。帶抗干擾元件的鏈接插座，爆燃傳感器，點火導線等組成，結構 簡單，工作可靠，使用和維修比較方便。 1.2.2 桑塔納 2000 型轎車點火系統所要達到的效果及技術要求 點火系統的基本功用是在發(fā)動機各種工況和使用條件下，在氣缸內適時、準確、 可靠地產生電火花，以點燃可燃混合氣，使發(fā)動機作功。 6 （1）能產生足以擊穿火花塞兩電極間隙的電壓 使火花塞兩電極之間的間隙擊穿并產生電火花所需要的電壓，稱為火花塞擊穿 電壓。火花塞擊穿電壓的大小與電極之間的距離(火花塞間隙)、氣缸內的壓力和溫 度、電極的溫度、發(fā)動機的工作狀況等因素有關。火花塞間隙越大，電極周圍氣體 中的電子和離子距離越大，受到電場力的作用越小，越不容易發(fā)生碰撞的電離，一 次要求具有較高的擊穿電壓方能點火；氣缸內的壓力越大或者溫度越低，所要求的 火花塞擊穿電壓越高；電極的溫度對火花塞擊穿電壓也有影響，當火花塞的電極溫 度超過混合氣的溫度時，擊穿電壓可降低 30%50%。試驗表明，發(fā)動機正常運行 時，火花塞的擊穿電壓為 78kV，發(fā)動機冷起動時達 19kV。為了使發(fā)動機在各種 不同的工況下均能可靠地點火，要求火花塞擊穿電壓應在 1520kV。 （2）電火花應具有足夠的點火能量 為了使混合氣可靠點燃，火花塞產生的火花應具備一定的能量。發(fā)動機工作時， 由于混合氣壓縮時的溫度接近自燃溫度，因此所需的火花能量較小(15mJ)，傳統 點火系統的火花能量(1550mJ)，足以點燃混合氣。但在起動、怠速以及突然加速 時需要較高的點火能量。為保證可靠點火，一般應保證 5080mJ 的點火能量，起 動時應能產生大于 100mJ 的點火能量。 （3） 點火時刻應與發(fā)動機的工作狀況相適應 首先發(fā)動機的點火時刻應滿足發(fā)動機工作循環(huán)的要求；其次可燃混合氣在氣缸 內從開始點火到完全燃燒需要一定的時間(千分之幾秒)，所以要使發(fā)動機產生最大 的功率，就不應在壓縮行程終了(上止點)點火，而應適當地提前一個角度。這樣當 活塞到達上止點時，混合氣已經接近充分燃燒，發(fā)動機才能發(fā)出最大功率。 以上是點火系統設計應滿足的基本要求，還有一些例如工作可靠、使用壽命長、 便于拆裝等要求也是應該在設計中考慮到的。 7 第二章 點火系統簡介 2.1 汽車點火系統類型 2.1.1 磁感應式點火系統 1. 磁感應式無觸點電子點火系統組成 磁感應式無觸點電子點火系統也叫磁脈沖式無觸點電子點火系統，它主要由磁 感應式分電器(內裝磁感應點火信號發(fā)生器)、點火電子組件、專用點火線圈、火花 塞等組成。 2.磁感應信號發(fā)生器的組成 磁感應信號發(fā)生器用來產生點火控制信號，裝在分電器內的底板上，如下圖 所示，它由裝在分電器軸上的信號轉子以及永久磁鐵、鐵心和繞在鐵心上的傳感線 圈等組成。信號轉子由分電器軸驅動，轉子上的凸齒數與發(fā)動機氣缸數相等。 圖 21 磁感應信號發(fā)生器的組成 磁感應點火信號發(fā)生器是利用電磁感應原理工作的，當通過傳感線圈的磁通發(fā) 生變化時，在傳感線圈內便產生交變電動勢，它相當于一個極小的發(fā)電機。其永久 磁鐵的磁路是；永久磁鐵 N 極一空氣隙一信號轉子一空氣隙一鐵心(通過傳感線圈) 一永久磁鐵 S 極。當發(fā)動機未轉動時，信號轉子不動，通過傳感線圈的磁通未發(fā)生 8 變化，傳感線圈不產生電動勢，因而無信號輸出。當發(fā)動機轉動時，信號轉子便由 分電器軸帶動旋轉，這時信號轉子的凸齒與鐵心間的空氣隙將發(fā)生變化，使通過傳 感線圈的磁通發(fā)生變化，因此在傳感線圈中便產生感應電動勢。 信號發(fā)生器的具體工作過程如下： 當信號轉子的兩個凸齒中央正對鐵心的中心線時，如圖 210a 所示，磁路中 凸齒與鐵心間的空氣隙最長，通過傳感線圈的磁通量最小，且磁通變化率為零。 圖 22 磁感應信號發(fā)生器的具體工作過程 如果信號轉子順時針轉動，信號轉子的凸齒逐漸接近鐵心，凸齒與鐵心間的空 氣隙越來越小，通過傳感線圈的磁通逐漸增大。當信號轉子凸齒的齒角與鐵心邊線 相對時，如圖 22b 所示，通過傳感線圈的磁通急劇增加，磁通變化率最大；當信 號轉子轉過圖 4-2后，雖然磁通仍在增加，但磁通變化率降低；當信號轉子凸齒 的中心正對鐵心的中心線時，如圖 22c 所示，空氣隙最小，通過傳感線圈的磁通 最大，但此時磁通變化率為零。 當信號轉子繼續(xù)順時針轉動時，凸齒與鐵心間的空氣隙逐漸增大，通過傳感 線圈的磁通逐漸減??；當信號轉子凸齒的齒角正對鐵心的邊緣時，如圖 22d 所示， 磁通急劇的減小，通過傳感線圈的磁通變化率為負向最大值。 由上述分析可知，信號轉子轉動過程中，通過傳感線圈的磁通的變化情況如 圖 22a 所示，圖中 a、b、c、d 各點與圖 22 工作過程中的 a、b、c、d 位置相 對應。 當信號轉子轉一周時，通過傳感線圈的磁通出現六次最大值和六次最小值。 9 圖 23 傳感線圈的磁通的變化圖 由于傳感線圈感應電動勢的大小與線圈磁通變化率成正比，因而當圖 22a 中 a、c 點磁通變化為零時，其感應電動勢也為零。圖中 b、d 點磁通變化率為最大 時，其感應電動勢也為最大，所不同的是 b 點的磁通為增加，d 點的磁通為減小， 致使兩點產生的感應電動勢極性相反，如圖 22b 所示，可見信號轉子轉動時，傳 感器線圈兩端產生的信號是交變電動勢。信號轉子轉一周，產生六個交變信號，該 交變信號輸入到點火器，以控制點火系統工作。 當發(fā)動機轉速變化時，傳感線圈中的磁通變化率也跟著變化。轉速越高、磁通 變化率越大，感應電動勢也越高。不同轉速時，傳感線圈內的磁通及感應電動勢的 變化情況如圖 24 所示。 圖 24 傳感線圈內的磁通及感應電動勢的變化情況 10 由于信號轉子的凸齒和鐵心之間的空氣間隙，直接影響到磁路的磁阻和傳感線 圈輸出信號電壓的高低，因而使用中空氣間隙的大小不能隨意變動。如間隙變化， 應進行正確調整。 磁感應信號發(fā)生器結構較簡單，便于批量生產，耐高溫。 由于次級電壓和點火能量的提高，使其對火花塞積炭不敏感，且可以加大火花 塞電極間隙，點燃較稀的混合氣，從而有利于改善發(fā)動機的動力性、經濟性和排氣 凈化性能。 可以減少觸點火花，避免觸點燒蝕，延長觸點的使用壽命；有的還可以取消觸 點，因而克服了與觸點相關的一切缺點，改善了點火性能。 2.1.2 霍爾效應式電子火系 以霍爾信號發(fā)生器進行觸發(fā)的點火系統，稱為霍爾式電子點火系統。 霍爾信 號發(fā)生器是應用霍爾效應原理制成的。 在我國生產的桑塔納、紅旗、捷達等轎車及一些進口汽車上廣泛采用霍爾式 電子點火系統。它由內裝霍爾信號發(fā)生器的分電器、點火器、點火線圈和火花塞等 組成。 1.霍爾信號發(fā)生器的工作原理和基本結構 霍爾效應的原理如下圖所示，當電流通過放在磁場中的半導體基片(稱霍爾元 件)且電流方向和磁場方向垂直時，在垂直于電流和磁通的半導體基片的橫向側面 上即產生一個電壓，這個電壓稱為霍爾電壓。 霍爾電壓的高低與通過的電流 I 和磁感應強度 B 成正比。 霍爾信號發(fā)生器是根據霍爾效應原理制成的，它裝在分電器內?；魻栃盘柊l(fā)生 器的示意圖和基本結構如下圖所示： 11 圖 25 霍爾信號發(fā)生器的基本結構 霍爾信號發(fā)生器是一個有源器件，它需要提供電源才能工作，霍爾信號集成 塊的電源由點火器提供?；魻柤呻娐份敵黾壍募姌O為開路輸出形式，其集電極 的負載電阻設置在點火器內?；魻栃盘柊l(fā)生器有三根引出線且與點火器件相連接， 其中一根是電源輸入線，一根是霍爾信號輸出線，一根是接地線。 2.霍爾信號發(fā)生器的工作原理圖 圖 26 霍爾信號發(fā)生器的工作原理圖 3.霍爾信號發(fā)生器的優(yōu)點 12 1)工作可靠性高，霍爾信號發(fā)生器無磨損部件，不受灰塵、油污的影響，無調 整部件，小型堅固，壽命長。 2)發(fā)動機起動性能好，霍爾信號發(fā)生器的輸出電壓信號與葉輪葉片的位置有關， 但與葉輪葉片的運動速度無關。 也就是說它與磁通變化的速率無關，它與磁感應信號發(fā)生器不同，它不受發(fā)動 機轉速的影響，明顯地增強了發(fā)動機的起動性能，有利于低溫或其他惡劣條件下起 動。 3）大大減輕了對無線電的干擾。 4)結構簡單，質量輕，體積小，使用和維修方便 5)可以不受觸點的限制，增大初級電流，提高次級電壓，改善發(fā)動機高速時的 點火性能。一般傳統點火系統的低壓電流不超過 5A，而電子點火系統可提高到 78A，次級電壓可達 30kV。 2.2 點火系統工作原理 1、基本工作原理 發(fā)動機電腦綜合各傳感器的輸入信息 ，從存貯器中選出最適當的點火提前角， 再根據曲軸位置傳感器判別出曲軸轉速、位置及幾缸處于壓縮上止點 ，然后控制 大功率晶體管的導通和截止，即控制點火線圈初級電流的斷續(xù)。 2、主要裝置 (1) 霍爾分電器 霍爾分電器是一種無觸點分電器，安裝在分電器內部，由霍爾觸發(fā)器片和霍爾 電壓產生器集成電路組成。霍爾觸發(fā)器葉片窗口與凸輪軸同速運轉，按照霍爾原理 凸輪軸帶動觸發(fā)器窗口運轉，改變了霍爾元件的磁場，使霍爾觸發(fā)器產生一個微弱 電壓，即霍爾電壓。通過檢測窗口的出現，判斷出發(fā)動機 1 缸的位置。發(fā)動機每轉 兩周，該傳感器發(fā)出一個 11V0V 的負脈沖信號，信號的下降沿距 1 缸上止點前 92。 ，其上升沿距 1 缸上止點前 52。該信號送至 ECU，ECU 根據此信號確定噴 油器的工作順序、噴油的起始點和爆震控制。若無霍爾信號，則發(fā)動機不可能起動。 (2) 點火線圈 13 點火線圈是產生點火所需高壓電的一種變壓器。一般發(fā)動機點火系所采用的點 火線圈依磁路區(qū)分，可分為開磁路式及閉磁路式兩種。 1、開路式點火線圈 開磁路式點火線圈一般為罐狀結構。它以數片硅鋼片疊合而成棒狀鐵芯，次級 線圈和初級線圈分別繞在鐵芯的外側。次級線圈為線徑 0。051mm 漆包線，匝數 23 萬圈臣。初級線圈的線徑為 0。51。0mm，較次級線圈粗，且匝數僅 150300 圈而已。初級線圈繞在次級線圈的外側，故次級線圈所產生的磁通變化 與初級線圈完全相同。初級線圈和次級線圈的繞線方向相同次極線圈的始端連接高 壓輸出接頭，其末端則連接于初級線圈的始端，并連接于外殼的+接柱，初級線 圈的末端連接于外殼的一接柱，并接于點火器內功率晶體管的集電極上，由點火 器控制其初級線圈電流的通斷。 2、閉磁路式點火線圈 閉磁路點火線圈的鐵芯是封閉的，磁通全部經過鐵芯內部鐵芯的導磁能力約為 空氣的一萬倍，故開磁路點火線圈欲獲得與閉磁路點火線圈相同的磁通，則其初級 線圈非有較大的磁動勢(安培匝數)不可。因此，必須采用匝數較多，線徑較大的初 級線圈；初級線圈的匝數多，如欲獲得同樣匝臣數比，則次級線圈的匝數也需增加， 因此，開磁路點火線圈的小型化是辦不到的。反之，閉磁路點火線圈，由于磁阻小， 可有效降低線圈的磁動勢，將點火線圈小型化。目前，閉磁路點火線圈已相當小型 化，可與點火器合而為一，甚至可與火花塞連體化。經火花塞點燃氣缸內的可燃性 壓縮氣體。 14 第三章 桑塔納 2000 點火系統 3.1 桑塔納 2000 簡介 Santana 2000 是上海大眾為了不斷適應和滿足市場的需求，于 1991 年 10 月 開始研制的新一代桑塔納轎車。1995 年 4 月 20 日，當第一輛 Santana 2000 順利 下線后，它迅速占領了國內中級公、商務用車的市場。此后的 8 年中，上海大眾不 斷推陳出新，先后推出了“時代超人”、“自由沸點”、“俊杰”、“時代驕子”、 “時代陽光”等系列改進車型。 Santana 2000 是 上 海 大 眾 為 了 不 斷 適 應 和 滿 足 市 場 的 需 求 ， 于 1991 年 10 月 開 始 研 制 的 新 一 代 桑 塔 納 轎 車 。 1995 年 4 月 20 日 ， 當 第 一 輛 Santana 2000 順 利 下 線 后 ， 它 迅 速 占 領 了 國 內 中 級 公 、 商 務 用 車 的 市 場 。 此 后 的 8 年 中 ， 上 海 大 眾 不 斷 推 陳 出 新 ， 先 后 推 出 了 “時 代 超 人 ”、 “自 由 沸 點 ”、 “俊 杰 ”、 “時 代 驕 子 ”、 “時 代 陽 光 ”等 系 列 改 進 車 型 。 之 后 上 海 大 眾 的 工 程 技 術 人 員 們 ， 又 根 據 市 場 的 需 要 ， 在 原 有 Santana 2000 的 基 礎 上 ， 賦 予 其 更 為 時 尚 的 外 形 和 更 加 人 性 化 的 裝 備 ， 集 合 了 上 海 大 眾 人 智 慧 與 激 情 造 就 了 這 款 Santana 3000。 上 海 桑 塔 納 轎 車 是 上 海 大 眾 汽 車 有 限 公 司 于 1987 年 引 進 巴 西 大 眾 汽 車 公 司 的 產 品 。 在 車 前 仍 使 用 大 眾 公 司 的 商 標 ； 2006 年 前 在 車 尾 使 用 文 字 商 標 “上 海 SANTANA”， 2006 年 10 月 開 始 ， 按 照 國 家 的 相 關 規(guī) 定 使 用 中 文 “上 海 大 眾 ”和 大 眾 標 志 。 目 前 桑 塔 納 已 達 到 歐 3 排 放 標 準 。 桑 塔 納 （ SANTANA） 牌 轎 車 ， 是 德 國 大 眾 汽 車 公 司 在 美 國 加 利 福 尼 亞 州 生 產 的 品 牌 車 ， 該 廠 坐 落 在 桑 塔 納 山 谷 下 ， 該 山 谷 以 盛 產 名 貴 葡 萄 而 飲 譽 世 界 ， 并 且 該 山 谷 還 經 常 刮 起 一 股 類 似 “科 羅 拉 多 ”的 旋 風 ， 所 以 當 地 人 就 把 這 種 旋 風 叫 做 “桑 塔 納 ”。 3.2 桑塔納 2000 點火系統結構 桑塔納 2000 型轎車發(fā)動機采用的足帶分龜器的電子控制點火系統。它與其他 電子控制點火系統不同的是。在點火系統內不另設點火器大功率子極管設在 ECU 內部，由 ECU 直接掉制點火線周初級電流的通斷使火花塞跳火。 桑塔納 2000 型轎車電子點火系統內點火線圈、高壓分電器、火花塞、帶抗干 擾元件的連接插座、點火導線等組成，如圖 3-1 所示。高壓分電器用熊板裝在發(fā)動 15 機缸蓋上，分電器轉子直接裝在凸輪軸端頭上，內凸輪抽驅動。點火線圈裝在蓄電 池正極處點火開關的上方，當初級電流流通時，點火線圈的初級繞組經電控單元中 的點火晶體管接地。高壓分電器將點火線圈的高壓電分配到各個火花塞。點火子系 統根據發(fā)動機溫度、進氣溫度、轉速、節(jié)氣門開度、爆震驚號，并利用電控單元中 的綜合特仟圖、控制點火時刻、閉合角以及爆泛，使電子點火系統處于最佳工作狀 態(tài)。 圖 3-1 桑塔納 2000 點火系統結構 3.3 桑塔納轎車點火系統檢修 桑塔納轎車霍爾式電子點火系統主要由霍爾分電器、TCI 點火電子組件、點火 16 線圈等組成。 一、點火系統的檢查 若遇發(fā)動機不能啟動，懷疑點火系統有問題，可拔出分電器蓋中央高壓線， 使其端部距汽缸 57mm，接通點火開關，啟動發(fā)動機，察看線端是否跳火，否則 為點火系統有故障。然后再作下列檢查，以判斷是霍爾傳感器或是點火電子組件的 毛病。 拆下點火電子組件接線盒上的橡膠套。用電壓表測量接線柱 3 和 6 之間的電 壓，接通點火開關，當觸發(fā)葉輪的葉片位于永久磁鐵與霍爾元件之間的空氣隙時， 不產生霍爾電壓，此時，霍爾傳感器有輸出電壓，電壓表應指示 9V 左右。轉動發(fā) 動機。當葉片離開永久磁鐵與霍爾元件的空氣隙時，應產生霍爾電雎，電壓表上應 指示為 O4V 左右。若霍爾傳感器無輸出電壓，為之有故障，應予更換。 撥出分電器的插接器，用電壓表測量外邊 2 個接線端之間的電壓 K 應為蓄電 池的端電壓(12V 左右)。 若無讀數，再檢查通往怠速穩(wěn)定器的導線及怠速穩(wěn)定器至點火電子組件的導線。若 導線良好，再撥出點火電子組件的插接器，接通點火開關，測量接線柱 2 和 4 之間 的電壓應為蓄電池端電壓。若在分電器插接器上沒電壓，為之點火電子組件有故障， 應更換新件。 二、點火系統的檢修要點 檢查點火線圈時，應首先拆除其上的所有導線，測量一次繞組的電阻時，應將 歐姆表接在點火線圈“+”接線柱與“一”接線柱之間，電阻值應為 0.52O.76(有觸點點火系為 1.72.1)。測量二次繞組時，霍爾分電器歐姆 表接在高壓接頭與“-”接線柱之間，電阻值應為 2.43.5(有觸點點火系 為 712)。利用歐姆表測量分火頭的電阻值，無屏蔽時應為(1 士 0.4)k，有觸點 點火系為(5 士 1)k，測量火花塞插頭的電阻值，無屏蔽時應為(1 土 0.4)k，有 屏蔽時應為(1 土 0.4)(5 土 1)k。檢查防干擾接頭電阻，其值應為(1 士 0.4) k。在拆、接系統中的導線(包括高壓導線和測試儀器)時，應先斷開點火系統。 當用啟動機轉動發(fā)動機而不啟動時(如檢查汽缸壓力)，應先拔下分電器上的中央高 壓線并將其搭鐵。若使用快速充電設備的啟動輔助裝置，僅允許最高電壓在 16.5V 以內，使用時間最多 lmin在清洗發(fā)動機時，首先斷開點火系統，在進行點焊式 電焊時，先要拆掉蓄電池的接線。若點火裝置有故障或懷疑其有故障而必須拖動汽 17 車時，需先拆下點火電子組件上的插頭。電子點火系統中的點火線圈不能用普通點 火線圈代用。 三、點火系統故障的診斷和排除 桑塔納轎車采用了以霍爾元件為傳感器火花塞。如高壓線端無火花，則表示低 壓電路有故障，應檢查點火線圈、晶體管控制器和霍爾傳感器。無觸點晶體管點火 系統。它取消了傳統式靠分電器凸輪來使斷電器觸點閉合與分離的做法，代之以觸 發(fā)器轉子、霍爾傳感器和晶體點火控制裝置。是桑塔納 JV 發(fā)動機點火系統示意圖。 點火系統的主要常見故障表現為發(fā)動機不能啟動。其現象是將點火開關擰到啟動位 置，啟動機運轉，而發(fā)動機不能啟動。故障原因：導線連接松動，接觸不良；點火 線圈繞組斷路或搭鐵；點火控制器故障;霍爾傳感器損壞；分電器盞、分火間破裂 漏電，火花塞間隙增大，燒蝕嚴重，積油積炭過多高壓導線電阻過大等。點火的故 障診斷與排除方法如下：如果啟動機運轉，表明蓄電池、啟動機技術良好，發(fā)動機 不能啟動的原因在于點火系統或供油系統。目視檢查導線或線束插接器是否松脫。 如導線松動，應擰緊或將插接器插牢，使導線接觸良好。如導線未松脫，應檢查點 火線圈產生火花的能力。從分電器盞上拆下中央高壓線，用絕緣鉗夾住高壓線，使 其端部離發(fā)動機機體 67mm。啟動發(fā)動機，如高壓線端部出現藍色火花，魁表示 低壓電路良好，故障在高壓電路，應檢查分電器蓋及分火頭、高壓導線和點火線圈 的檢測。目視檢查點火線圈蓋上有無油污或潮氣。如有潮氣用清潔布擦干，如有油 污用酒精徹底擦凈。測量點火線圈繞組電壓以前，將點火線圈上的高壓線和正極線 柱的火線拆下，以便準確地測量。一次繞組電阻的測量：將歐姆表的兩個測試針 分別與點火線圈正極及高壓線接線柱接觸。如果電阻讀數無窮大，則表示一次繞組 斷路，應更換點火線圈。二次繞組電阻的測量。將歐姆表的兩個測試針分別與點 火線圈正極及高壓線接線柱接觸。如果點火阻讀數無窮大，則表示二次繞組斷路， 應更換點火線圈。點火線圈搭鐵的測量。將歐姆表的兩個測試針分別與點火線圈 正板接線柱及其外殼接觸。如果點火線圈絕緣良好，則電阻讀數為無窮大。如果電 阻讀數小，則表示點火線圈搭鐵，應予以更換。若點火線圈技術狀況良好，應檢查 晶體管點火控制器。 晶體管點火控制器的檢測。點火控制器接線端子 1-接點火線圈負極接線柱， 綠色導線；端子 2-接蓄電池負極，棕色導線；端子 3-接霍爾傳感器負極，棕白 色導線；端子 4-接點火線圈止擻接線柱，黑色導線；端子 5-接霍爾傳感器正極， 18 紅黑色導線；端子 6-接霍爾傳感器信號輸出，綠白色導線。用歐姆表測量 1 與 4 之間電阻值，為 O52O76；用電壓表測量 2 與 4 之間的電壓，其值應為電 源電源；在接通點火開關時用電壓表測量 3 與 5 之間的電壓其值在 9V 以上，略 低于電源電壓。接通點火開關，慢慢轉動發(fā)動機電壓讀數開始為 2V 左右，在 12s 內能切斷一次電流。如果上述測量結泉不符合規(guī)定值，應更換點火控制器。 分電器蓋及分火頭的檢查。目視檢查分電器蓋上是否受潮濕，如果潮濕用于 布擦干凈。目視檢查分火頭是否出現裂紋，如有裂紋，必須更換。如分電器蓋和分 火頭良好，應檢查高壓導線。 高壓導線的檢查。用歐姆表檢查高壓導線電阻。中央高壓線電阻為 O28k；分高壓線電阻為 0674k，如檢查結果不在規(guī)定值范圍內，應 更換高壓導線。如高壓導線外表絕緣層有破裂現象，應予更換若高壓導線良好， 應檢查火花塞。 火花塞的檢查。檢查火花塞是否燒蝕嚴重，如其電極燒蝕嚴重，應予以更換： 如果火花塞積炭或積油，可用汽油進行清洗，必要時用銅絲刷子刷凈。對清洗干凈 的火花塞，應檢查和調整火花塞電極間隙，其規(guī)定值為 O7o9mm。 19 第四章 桑塔納 2000 點火系統檢修 桑塔納 2000 型轎車點火系統部件中點火線圈、火花塞、分電器蓋、分火頭及 高壓線等的常見故障及檢查方法與其他的點火系統相同在此不再贅述，請參閱前 面有關內容，以下介紹進氣斥力傳感器、霍爾傳感器、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位 置傳感器、冷卻液溫度傳感器等的檢修。 4.1 進氣壓力傳感器 MAP 的檢修 桑塔納 2000 型轎車采用的是電阻應變計式進氣壓力力傳感器、其外形如圖 4- 1 所示。 圖 4-1 進氣壓力傳感器 在發(fā)動機運行過程中，當進氣壓力傳感器出現故障時，發(fā)功機電控單元能夠檢 測到，并能使發(fā)動機進入故障應急狀態(tài)運行。 當用萬用表電阻擋檢測線柬電阻時，斷開點火開關、拔下控制器線眾插頭 和傳感器線柬活頭，檢測兩插頭上各端子之間導線電阻，如果阻值過大或為無窮大， 說明線束與端干接觸不良或斷路，應予以修理。 20 4.2 霍爾傳感器 TDCS 的檢修 除電源電壓為 5v 外，霍爾傳感器的結構、原理，其線束插座及端子連接情況 如圖 4-2 所示。 當霍爾傳感器出現故障時，發(fā)動機將立刻熄火而無邊運轉。由于發(fā)動機控制單 ECU 不能檢測到霍爾傳感器的故障信息。用故障閱讀儀也臣取不列傳感器故障的有 關信息，因此發(fā)動機災然熄火，可用萬用友檢測傳感器的電源電壓和信號輸出電壓， 其數值，如果電壓值不符合正常表中規(guī)定，說明傳感器失效，應予以更換。 圖 4-2 霍爾傳感器的連接 4.3 曲軸位置傳感路 CPS 的檢修 在桑塔納 2000Gsi 型轎車電控系統中，既配裝有霍爾傳感器，又配裝了磁感應 式曲軸位置信感器。 電控系統的陳軸位置傳感器與整形、放大電路為一整體。檢修時、首先接通點 火開關，檢測傳感器的電源電壓是否符合標準值(5v)。然后轉動曲軸，測量傳感器 信號輸出端的輸出電壓是否有變化。如果有變化，說明傳感器良好；如果天變化， 說明傳感器失效。 4.4 節(jié)氣門位置傳感器 TPS 的檢修 桑塔納 2000 型轎車電控系統中，節(jié)氣門位置傳感器采用有觸點開關式和滑動 電阻式 2 種其結構分別如圖 4-3、圖 4-4 所示。 21 當節(jié)氣門位置傳感器 TPS 發(fā)生故障時，發(fā)動機電腦能夠檢測到，并能使發(fā)動機 進入故障府急狀態(tài)運行。利用故障閱讀儀通過診斷插應可以洼取此故障的有關信息。 檢修滑動電阻式 TPS 時。可用萬劇表檢測傳感器的電源電壓和輸出電壓，其阻 值如果與正常值不同。說明傳感器失效，應予以更換。 圖 4-3 觸點開關式 TPS 的結構原理 圖 4-4 滑動電阻式 TPS 的結構原理 檢修肋點開關式 TPS 時，可用力用表測量傳感器信號輸出端子的輸出電用和觸 點接觸電阻進行判斷。觸點接觸電阻值應小于 0.5 歐姆，如果阻值過大，說明觸點 22 燒蝕而接觸不良，應予以修理或更換傳感器。 4.5 冷卻液溫度傳感器 CTS 的檢修 桑塔納 2000 型轎車冷卻液溫度傳感器的外形、內部結構和電路連接如圖 4-5 所示。 冷卻液溫度傳感器出現故障時，發(fā)動機電腦能夠檢測到。利用 V.A.G1551 或 V.A.G1551 故障閱讀儀，通過診斷插座可以讀有關的故障信息。 圖 4-5 冷卻液溫度傳感器結構與電路 檢測溫度傳感器時，可用萬用表就車檢測傳感器的電源電壓相信號輸出電壓。 溫度傳感器可用萬用表電阻歐姆擋單獨進行檢測。檢測時，斷開點火開關拔下溫 度傳感器插頭檢測傳感器兩端子間的電阻值阻值大小與環(huán)境溫度有關，具體值 應當符合規(guī)定。如果阻值過大、過小或無窮大，說明傳感器失效，應予以更換! 23 致 謝 在這里首先要感謝郟國中老師對我的悉心指導。郟國中老師作為汽車系的主要 導師，不僅要為汽車系的日常事務操勞，平常還要親自授課，時間的緊張可見一斑， 但是在這種情況下，他依然沒有耽誤過對我畢業(yè)設計的指導。在設計的前期，由于 準備考研復試，我一直在外地奔波，未能及時完成任務。在這種情況下，郟老師對 我表示了充分的理解，并給予了巨大幫助。在郟老師的指導下，我不僅完成了本次 設計，還學到了很多東西。作為車輛工程專業(yè)的一名學生，在進行完電器類課程后， 我對汽車電器和機械設計等學科的接觸是很少的，這方面的知識也不豐富，剛開始 設計時完全處于一種無從下手的狀態(tài)，是郟老師為我指明了方向，還經常耐心的為 我講解一些汽車電器和制造中的常識，及時糾正設計中出現的漏洞和錯誤，使我的 設計更加完善。今天，能完成這個畢業(yè)設計，我首先要感謝郟老師的指導。 在本次畢業(yè)設計的過程中，我發(fā)現了很多自己的不足，由于平常學習的不認真 和時間的遺忘，我對于汽車電器知識的了解可謂少之又少，在本次的設計使我重新 又拿起了課本，復習了我們以前學過的知識。在設計過程中，我通過查閱大量有關 資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也 經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我 獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有 非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探 索的艱難和成功時的喜悅。我覺得畢業(yè)設計真的非常有必要，它是我們畢業(yè)前的一 個查漏補缺的過程，這個過程發(fā)生在我們畢業(yè)的前夕，對于我們以后走向工作崗位 的幫助是不可估量的，謝謝學校和老師們?yōu)槲覀兲峁┑倪@次機會。在畢業(yè)之際，真 切的感謝我的母校，和母校的老師們。 24 參 考 資 料 1.陳家瑞.汽車構造.北京：人民交通出版社，1991 2.劉唯信.汽車設計.北京：清華大學出版社，2000 3.劉鴻文.材料力學.北京：高等教育出版社，1991 4.張洪欣.汽車設計（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，1996 5.日汽車工程全書編輯委員會.汽車傳動裝置.北京：機械工業(yè)出版社，1980 6.余志生.汽車理論（第四版）.北京：機械工業(yè)出版社，2000 7.徐灝.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1991 8.濮良貴，紀明剛.機械設計（第八版）.北京：高等教育出版社 2000 9.日自動車技術協會.小林 明.汽車工程手冊.北京：機械工業(yè)出版社 1984： 10.杜梅先，朱冬梅，蔣繼賢.畫法幾何及機械制圖.北京：高等教育出版社， 1997 11.王望予.汽車設計（第四版）.北京：機械工業(yè)出版社，2006 12.劉修驥.車輛傳動裝置.北京：機械工業(yè)出版社，2000 13.臧新群.汽車滾動軸承應用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1997 14.周允.汽車百科全書.北京：機械工業(yè)出版社，1989 15.北林學院中南學院汽車拖拉機.北京：中國林業(yè)出版社，1982 16.王昆，何小柏，汪信遠.機械設計課程設計.北京：高等教育出版社，1995 17.曹泗秋，楊巍.機械原理.武昌：湖北科學技術出版社，1984 18.哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室.理論力學.北京：高等教育出版社，1998 19.汽車工程手冊編 輯 委 員 會 .汽 車 設 計 簡 明 手 冊 .人 民 交 通 出 版 社 ， 2001 20.孫恒，陳做模，葛文杰. 機 械 原 理 .北 京 ： 高 等 教 育 出 版 社 ， 2006 25 26 附錄 I 外文文獻翻譯 估計導致工程幾何分析錯誤的一個正式理論 SankaraHariGopalakrishnan， KrishnanSuresh 機械工程系，威斯康辛大學，麥迪遜分校，2006 年 9 月 30 日 摘要：幾何分析是著名的計算機輔助設計/計算機輔助工藝簡化 “小或無關特征”在 CAD 模型 中的程序，如有限元分析。然而，幾何分析不可避免地會產生分析錯誤，在目前的理論框架實 在不容易量化。 本文中，我們對快速計算處理這些幾何分析錯誤提供了嚴謹的理論。尤其，我們集中力 量解決地方的特點，被簡化的任意形狀和大小的區(qū)域。提出的理論采用伴隨矩陣制定邊值問題 抵達嚴格界限幾何分析性分析錯誤。該理論通過數值例子說明。 關鍵詞:幾何分析;工程分析;誤差估計;計算機輔助設計/計算機輔助教學 1. 介紹 機械零件通常包含了許多幾何特征。不過，在工程分析中并不是所有的特征都是至關重 要的。以前的分析中無關特征往往被忽略，從而提高自動化及運算速度。 舉例來說，考慮一個剎車轉子，如圖 1(a)。轉子包含 50 多個不同的特征，但所有這些 特征并不是都是相關的。就拿一個幾何化的剎車轉子的熱量分析來說，如圖 1(b)。有限元分析 的全功能的模型如圖 1(a)，需要超過 150,000 度的自由度，幾何模型圖 1(b)項要求小于 25，000 個自由度，從而導致非常緩慢的運算速度。 圖 1(a)剎車轉子 圖 1(b)其幾何分析版本 除了提高速度，通常還能增加自動化水平，這比較容易實現自動化的有限元網格幾何分 析組成。內存要求也跟著降低，而且條件數離散系統將得以改善;后者起著重要作用迭代線性 系統。 但是，幾何分析還不是很普及。不穩(wěn)定性到底是“小而局部化”還是“大而擴展化”， 這取決于各種因素。例如，對于一個熱問題，想刪除其中的一個特征，不穩(wěn)定性是一個局部問 題:(1)凈熱通量邊界的特點是零。(2)特征簡化時沒有新的熱源產生; 4對上述規(guī)則則例外。 展示這些物理特征被稱為自我平衡。結果，同樣存在結構上的問題。 從幾何分析角度看，如果特征遠離該區(qū)域，則這種自我平衡的特征可以忽略。但是，如 果功能接近該區(qū)域我們必須謹慎，。 從另一個角度看，非自我平衡的特征應值得重視。這些特征的簡化理論上可以在系統任 27 意位置被施用,但是會在系統分析上構成重大的挑戰(zhàn)。 目前，尚無任何系統性的程序去估算幾何分析對上述兩個案例的潛在影響。這就必須依 靠工程判斷和經驗。 在這篇文章中，我們制定了理論估計幾何分析影響工程分析自動化的方式。任意形狀和 大小的形體如何被簡化是本文重點要解決的地方。伴隨矩陣和單調分析這兩個數學概念被合并 成一個統一的理論來解決雙方的自我平衡和非自我平衡的特點。數值例子涉及二階 scalar 偏 微分方程，以證實他的理論。 本文還包含以下內容。第二節(jié)中，我們就幾何分析總結以往的工作。在第三節(jié)中，我們 解決幾何分析引起的錯誤分析，并討論了擬議的方法。第四部分從數值試驗提供結果。第五部 分討論如何加快設計開發(fā)進度。 2. 前期工作 幾何分析過程可分為三個階段: 識別:哪些特征應該被簡化； 簡化：如何在一個自動化和幾何一致的方式中簡化特征； 分析:簡化的結果。 第一個階段的相關文獻已經很多。例如，企業(yè)的規(guī)模和相對位置這個特點，經常被用來 作為度量鑒定。此外，也有人提議以有意義的力學判據確定這種特征。 自動化幾何分析過程，事實上，已成熟到一個商業(yè)化幾何分析的地步。但我們注意到， 這些商業(yè)軟件包僅提供一個純粹的幾何解決。因為沒有保證隨后進行的分析錯誤，所以必須十 分小心使用。另外，固有的幾何問題依然存在，并且還在研究當中。 本文的重點是放在第三階段，即快速幾何分析。建立一個有系統的方法，通過幾何分析 引起的誤差是可以計算出來的。再分析的目的是迅速估計改良系統的反應。其中最著名的再分 析理論是著名的謝爾曼-Morrison 和 woodbury 公式。對于兩種有著相似的網狀結構和剛度矩陣 設計，再分析這種技術特別有效。然而，過程幾何分析在網狀結構的剛度矩陣會導致一個戲劇 性的變化，這與再分析技術不太相關。 3. 擬議的方法 3.1 問題闡述 我們把注意力放在這個文件中的工程問題，標量二階偏微分方程式(pde): .).(fauc 許多工程技術問題，如熱，流體靜磁等問題，可能簡化為上述公式。 作為一個說明性例子，考慮散熱問題的二維模塊 如圖 2 所示。 圖 2 二維熱座裝配 熱量 q 從一個線圈置于下方位置列為 coil。半導體裝置位于 device。這兩個地方都 屬于 ，有相同的材料屬性，其余 將在后面討論。特別令人感興趣的是數量，加權溫度 28 Tdevice 內 device(見圖 2)。一個時段，認定為 slot 縮進如圖 2，會受到抑制，其對 Tdevice 將予以研究。邊界的時段稱為 slot 其余的界線將稱為 。邊界溫度 假定為零。 兩種可能的邊界條件 slot 被認為是:(a)固定熱源，即(-k t)n=q，(b)有一定溫度，即 T=Tslot。兩種情況會導致兩種不同幾何分析引起的誤差的結果。 設 T(x，y)是未知的溫度場和 K 導熱。然后，散熱問題可以通過泊松方程式表示: )1()(.0).(slctltltcoilTbrnqhkaiQBCPDE)2(),(devicdyxHomputei 其中 H(x，y)是一些加權內核?，F在考慮的問題是幾何分析簡化的插槽是簡化之前分析， 如圖 3 所示。 圖 3defeatured 二維熱傳導裝配模塊 現在有一個不同的邊值問題，不同領域 t(x，y):)3(on 0tiQ).(-kBCPDEcoilslt)4(),(deviicyxtHomput 觀察到的插槽的邊界條件為 t(x，y)已經消失了，因為槽已經不存在了（關鍵性變化）! 解決的問題是: 設定 tdevice 和 t(x，y)的值，估計 Tdevice。 這是一個較難的問題，是我們尚未解決的。在這篇文章中，我們將從上限和下限分析 Tdevice。這些方向是明確被俘引理 3、4 和 3、6。至于其余的這一節(jié)，我們將發(fā)展基本概念和 理論，建立這兩個引理。值得注意的是，只要它不重疊，定位槽與相關的裝置或熱源沒有任何 限制。上下界的 Tdevice 將取決于它們的相對位置。 3.2 伴隨矩陣方法 我們需要的第一個概念是，伴隨矩陣公式表達法。應用伴隨矩陣論點的微分積分方程， 包括其應用的控制理論，形狀優(yōu)化，拓撲優(yōu)化等。我們對這一概念歸納如下。 相關的問題都可以定義為一個伴隨矩陣的問題，控制伴隨矩陣 t_(x，y)，必須符合下列 29 公式計算23: ontiHtkdevicslotdevic0 )5().(* 伴隨場 t_(x，y)基本上是一個預定量，即加權裝置溫度控制的應用熱源?？梢杂^察到， 伴隨問題的解決是復雜的原始問題;控制方程是相同的;這些問題就是所謂的自身伴隨矩陣。大 部分工程技術問題的實際利益，是自身伴隨矩陣，就很容易計算伴隨矩陣。 另一方面，在幾何分析問題中，伴隨矩陣發(fā)揮著關鍵作用。表現為以下引理綜述: 引理 3.1 已知和未知裝置溫度的區(qū)別，即(Tdevice-tdevice)可以歸納為以下的邊界積分 比幾何分析插槽: slotslot dntkTtTdevicevic ).)(* 在上述引理中有兩點值得注意: 1、積分只牽涉到邊界 slot;這是令人鼓舞的?；蛟S，處理剛剛過去的被簡化信息特點 可以計算誤差。 2、右側牽涉到的未知區(qū)域 T(x，y)的全功能的問題。特別是第一周期涉及的差異，在正 常的梯度，即涉及-k(T-t) n;這是一個已知數量邊界條件-k tn 所指定的時段，未知 狄里克萊條件作出規(guī)定-k tn 可以評估。在另一方面，在第二個周期內涉及的差異，在這 兩個領域，即 T 管; 因為 t 可以評價，這是一個已知數量邊界條件 T 指定的時段。因此。 引理 3.2、差額(tdevice-tdevice)不等式 dntTkdtTandtTdntknkslotslosltevicdevicslotslotsltdevicevic 22*22*).()(.)().(. 然而，伴隨矩陣技術不能完全消除未知區(qū)域 T(x，y)。為了消除 T(x，y)我們把重點轉向 單調分析。 3.3 單調性分析 單調性分析是由數學家在 19 世紀和 20 世紀前建立的各種邊值問題。例如，一個單調定 理: 添加幾何約束到一個結構性問題，是指在位移(某些)邊界不減少。 觀察發(fā)現，上述理論提供了一個定性的措施以解決邊值問題。 后來，工程師利用之前的“計算機時代”上限或下限同樣的定理，解決了具有挑戰(zhàn)性的 問題。當然，隨著計算機時代的到來，這些相當復雜的直接求解方法已經不為人所用。但是， 在當前的幾何分析，我們證明這些定理采取更為有力的作用，尤其應當配合使用伴隨理論。 我們現在利用一些單調定理，以消除上述引理 T(x，y)。遵守先前規(guī)定，右邊是區(qū)別已 知和未知的領域，即 T(x，y)-t(x，y)。因此，讓我們在界定一個領域 E(x，y)在區(qū)域為: 30 e(x，y)=t(x，y)-t(x，y)。 據悉，T(x，y)和 T(x，y)都是明確的界定，所以是 e(x，y)。事實上，從公式(1)和(3)， 我們可以推斷，e(x，y)的正式滿足邊值問題: slotltntTeborqkaieSlv)(.0).( 解決上述問題就能解決所有問題。但是，如果我們能計算區(qū)域 e(x，y)與正常的坡度超 過插槽，以有效的方式，然后(Tdevice-tdevice)，就評價表示 e(X，Y)的效率，我們現在考慮 在上述方程兩種可能的情況如(a)及(b)。 例(a)邊界條件較第一插槽，審議本案時槽原本指定一個邊界條件。為了估算 e(x，y)， 考慮以下問題: )6(,0),(.).(2yxasyxeonqtkniSolvsltlt 因為只取決于縫隙，不討論域，以上問題計算較簡單。經典邊界積分/邊界元方法可以引 用。關鍵是計算機領域 e1(x，y)和未知領域的 e(x，y)透過引理 3.3。這兩個領域 e1(x，y)和 e(x，y)滿足以下單調關系: 222 )(max)() slotsloteaurdedeslotslot 把它們綜合在一起，我們有以下結論引理。 引理 3.4 未知的裝置溫度 Tdevice，當插槽具有邊界條件，東至以下限額的計算，只要 求:(1)原始及伴隨場 T 和隔熱與幾何分析域(2)解決 e1 的一項問題涉及插槽: dntkgdntkqt slotslotdeviclowrevicdevic 2* ).().( )(max)(, ).().(2 2*slotslot slotslotdevicuprevicdevic eaurghttTslot 觀察到兩個方向的右側，雙方都是獨立的未知區(qū)域 T(x，y)。 例(b) 插槽 Dirichlet 邊界條件 我們假定插槽都維持在定溫 Tslot。考慮任何領域，即包含域和插槽。界定一個區(qū)域 e(x，y)在滿足: )7(0).(slotslotnTeikSlv 31 現在建立一個結果與 e-(x，y)及 e(x，y)。 引理 3.5 slotslot dnekdnek22).().( 注意到，公式(7)的計算較為簡單。這是我們最終要的結果。 引理 3.6 未知的裝置溫度 Tdevice，當插槽有 Dirichlet 邊界條件，東至以下限額的計 算，只要求:(1)原始及伴隨場 T 和隔熱與幾何分析。(2) 圍繞插槽解決失敗了的邊界問題，:slotslotslotslotdevicuprevicdevic ltsltslotslotdeviclowrevicdevic dnekdTktTdnekdnktT22*22*.)().)(). 再次觀察這兩個方向都是獨立的未知領域 T(x，y)。 4. 數值例子說明 我們的理論發(fā)展，在上一節(jié)中，通過數值例子。設 k = 5W/mC, Q = 10 W/m3 and H = 。5 devic)Ara( 1 表 1:結果表 表 1 給出了不同時段的邊界條件。第一裝置溫度欄的共同溫度為所有幾何分析模式(這不 取決于插槽邊界條件及插槽幾何分析)。接下來兩欄的上下界說明引理 3.4 和 3.6。最后一欄是 實際的裝置溫度所得的全功能模式(前幾何分析)，是列在這里比較前列的。在全部例子中，我 們可以看到最后一欄則是介于第二和第三列。T Tdevice T lowerdvucuperdvc 對于絕緣插槽來說，Dirichlet 邊界條件指出，觀察到的各種預測為零。不同之處在于 這個事實:在第一個例子，一個零 Neumann 邊界條件的時段，導致一個自我平衡的特點，因此， 其對裝置基本沒什么影響。另一方面，有 Dirichlet 邊界條件的插槽結果在一個非自我平衡的 特點，其缺失可能導致器件溫度的大變化在。 32 不過，固定非零槽溫度預測范圍為 20 度到 0 度。這可以歸因于插槽溫度接近于裝置的溫 度，因此，將其刪除少了影響。 的確，人們不難計算上限和下限的不同 Dirichlet 條件插槽。圖 4 說明了變化的實際裝 置的溫度和計算式。 預測的上限和下限的實際溫度裝置表明理論是正確的。另外，跟預期結果一樣，限制槽 溫度大約等于裝置的溫度。 5. 快速分析設計的情景 我們認為對所提出的理論分析什么-如果的設計方案，現在有著廣泛的影響。研究顯示 設計如圖 5，現在由兩個具有單一熱量能源的器件。如預期結果兩設備將不會有相同的平均溫 度。由于其相對靠近熱源，該裝置的左邊將處在一個較高的溫度，。 圖 4 估計式 versus 插槽溫度圖 圖 5 雙熱器座 圖 6 正確特征可能性位置 33 為了消除這種不平衡狀況，加上一個小孔，固定直徑;五個可能的位置見圖 6。兩者的平 均溫度在這兩個地區(qū)最低。 強制進行有限元分析每個配置。這是一個耗時的過程。另一種方法是把該孔作為一個特 征，并研究其影