浅谈丰田卡罗拉曲轴位置传感器的工作原理及检测方法

曲轴位置传感器能检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号,是电控单元计算点火时刻与喷油时刻的最主要依据之一。以丰田卡罗拉轿车曲轴位置传感器为例,分析了电磁式曲轴位置传感器的工作原理及检测方法,为诊断电磁式曲轴位置传感器的故障提供了一套全面、系统的检测方法。     

曲轴位置传感器的结构、原理与检测诊断

曲轴位置传感器是电喷发动机特别是集中控制系统中最重要的传感器,也是点火系统和燃油喷射系统共用的传感器。其功能是检测发动机曲轴转角和活塞上止点,并将检测信号及时送至发动机电脑,用以控制点火时刻(点火提前角)和喷油正时。同时,曲轴位置传感器亦是测量发动机转速的信号源。因此,曲轴位置传感器又称发动机转速与曲轴位置传感器,或称曲轴位置/判缸/转速传感器。曲轴位置传感器的结构与原理曲轴位置传感器有多种形式,随车型的不同而异。就其安装部位而言,有曲轴前端(日产磁脉冲式、通用霍尔式)、凸轮轴前端(桑塔纳2000AJR发动机霍尔式…     

汽车发动机瞬时转速信号的小波分析

采用小波变换这一工具对瞬时转速信号进行处理。在介绍小波变换基本原理的基础上,对曲轴瞬时转速信号进行了多分辨率分析,即把转速信号分解为多个层次的细节部分和平滑部分。曲轴瞬时转速信号中的噪声被分解到了各层的细节部分,由剩余的平滑部分呆判断发动机的失火和检测各缸工作均匀性,从而为实现失火检测和各缸工作均匀性检测提供了一个新的信号处理方法。     

汽车用传感器（二）：曲轴转角及转速传感器

（续前）曲轴转角传感器又称曲轴位置传感器,它是发动机集中控制系统中最主要的传感器,是控制点火时刻（点火提前角）确认曲轴位置不可缺少的信号源,其检测并输入发动机的微机控制装置的信号包括活塞上止点及曲轴转角等两种,同时也是供测量发动机转速的信号源。曲轴位...     

基于小波变换的机器人腕力传感器滤波算法

在对机器人腕力传感器信号特点分析基础上，提出了应用小波变换对腕力传感器信号进行滤波的方法，讨论了小波滤波算法，研究了机器人腕力传感器信号滤波方案，并针对抛光机器人作业实验数据进行滤波。仿真实验表明方法有效。     

一种转速遥测仪的数据采集与处理系统

根据空间滤波转速遥测原理和数据处理方法,设计了转速遥测系统中的数据采集与处理系统,构建了一个转速遥测仪。用两个平行排列且相距一定距离的光电池阵列构成双空间滤波传感器,双空间滤波传感器输出两个与转速相关的准正弦信号S1和S2。每个准正弦信号通过波形变换转换为两个互补的矩形信号,用可编程计数器8254-2测量矩形信号的高电平脉宽,用高性能微处理器S3C2440采集矩形信号的脉宽计数值,根据矩形信号多个脉宽的平均值求出准正弦信号的中心频率。根据S1和S2的中心频率及其变化计算出旋转中心点位置,再根据旋转中心点位置和S1、S2的中心频率计算出旋转速度并显示。设计结果表明:该数据采集与处理系统能够实现转速遥测仪中多路相关数据的采集与处理。     

基于最优小波包Shannon熵的再制造电机转子缺陷诊断技术

为了实现对再制造电机转子质量的有效监控,采用超声波技术对其内部缺陷进行检测与评价。引入滤波效果良好的最优小波包滤波法和对超声波信号噪声含量变化敏感的Shannon信息熵算法,定义一种新的最优小波包Shannon熵(Best wavelet packet Shannon entropy,BWPSE)的概念,并提出基于BWPSE的超声波信号消噪方法。对采集到的再制造电机转子超声检测信号进行最优小波包滤波处理,得到各尺度的小波包分解系数,在此基础上计算各尺度小波包分解系数的Shannon熵,通过分析小波包系数Shannon熵的变化规律确定分解层数及阈值。采用该方法对再制造电机转子超声检测信号进行消噪处理,结果表明该方法对噪声消除比较彻底,对比Sqtwolog阈值小波分析及Heursure阈值小波分析等其他信号消噪方法,该方法可显著提高再制造电机转子内部缺陷定量分析的准确度。     

新型机载质量流量计的信号检测与处理技术

根据机载环境和新型机载质量流量计信号特点,提出并研究了一种抗干扰性能极高的两路同频信号相位差测试系统.该系统根据电磁感应理论采集信号,两路信号采集后使用了小波阈值函数系数自适应的小波滤波方法,并通过检测峰值点的算法计算m相位差,这是与其他测试系统不同之处.实验表明该数据采集方式效果好.该相位差检测算法不需要整周期采样就可测量两同频周期信号间的任意相位差,并具有简单可靠、对噪声有很强的抑制作用和高精度的优点.     

时间差磁通门敏感单元巴克豪森噪声处理研究

敏感单元是时间差型磁通门传感器的核心,磁芯在交变磁场激励下产生巴克豪森噪声,该噪声直接影响后续电路输出信号质量及时间差检测,限制了磁通门稳定性和灵敏度的提高。针对时间差型磁通门的工作原理,对巴克豪森噪声特点进行分析,研究该噪声与磁芯磁导率之间的关系。在Simulink仿真平台上以动态反正切磁滞回线模型为基础,搭建敏感单元巴克豪森噪声模型。根据噪声分布规律将小波滤波应用到感应信号去噪处理中,利用时间差信噪比对比分析不同滤波方法的效果。仿真及实测结果表明,小波滤波能有效去除巴克豪森噪声,时间差信噪比提高133倍,时间差波动小于35 μs,为提高时间差型磁通门敏感单元检测精度和稳定性提供了依据。     

时间差型磁通门敏感单元巴克豪森噪声处理研究

敏感单元是时间差型磁通门传感器的核心,磁芯在交变磁场激励下产生巴克豪森噪声,该噪声直接影响后续电路输出信号质量及时间差检测,限制了磁通门稳定性和灵敏度的提高。针对时间差型磁通门的工作原理,对巴克豪森噪声特点进行分析,研究该噪声与磁芯磁导率之间的关系。在Simulink仿真平台上以动态反正切磁滞回线模型为基础,搭建敏感单元巴克豪森噪声模型。根据噪声分布规律将小波滤波应用到感应信号去噪处理中,利用时间差信噪比对比分析不同滤波方法的效果。仿真及实测结果表明,小波滤波能有效去除巴克豪森噪声,时间差信噪比提高133倍,时间差波动小于35μs,为提高时间差型磁通门敏感单元检测精度和稳定性提供了依据。     

平稳小波自适应去噪用于曲轴瞬时角加速度测量

针对曲轴角加速度测量中的噪声放大问题,构造了基于平稳小波变换的自适应去噪方案。该方案以小波系数能量熵最小为原则选择小波函数,根据各层小波方差的变化速率确定所需的分解层数,并由小波系数幅值分布状态决定阈值的生成准则。对比了平稳小波自适应去噪与常用的6阶Butterworth滤波器对曲轴角加速度噪声的抑制能力。结果表明,当柴油机状态正常时,两种方法去噪得到的结果相当;当柴油机高速轻载运行且有连续失火故障时,只有平稳小波自适应去噪能保留由失火引起的局部高频振荡信号。     

Online Wavelet Complementary velocity Estimator

In this paper, we have proposed a new online Wavelet Complementary velocity Estimator (WCE) over position and acceleration data gathered from an electro hydraulic servo shaking table. This is a batch estimator type that is based on the wavelet filter banks which extract the high and low resolution of data. The proposed complementary estimator combines these two resolutions of velocities which acquired from numerical differentiation and integration of the position and acceleration sensors by considering a fixed moving horizon window as input to wavelet filter. Because of using wavelet filters, it can be implemented in a parallel procedure. By this method the numerical velocity is estimated without having high noise of differentiators, integration drifting bias and with less delay which is suitable for active vibration control in high precision Mechatronics systems by Direct Velocity Feedback (DVF) methods. This method allows us to make velocity sensors with less mechanically moving parts which makes it suitable for fast miniature structures. We have compared this method with Kalman and Butterworth filters over stability, delay and benchmarked them by their long time velocity integration for getting back the initial position data.     

多缸内燃机曲轴轴承三维轴心轨迹的试验研究

以某四行程四缸内燃机为对象,在内燃机试验台架上进行多工况下的内燃机曲轴主轴承三维(即同时包括轴颈在轴承截面中的平面运动和轴线方向运动)轴心轨迹实际测量。轴颈在曲轴轴承中的位置采用电涡流传感器测量并通过后处理计算获得。结果表明,内燃机工作中,曲轴轴承轴颈存在沿轴线方向的运动;实际内燃机曲轴轴承的轴心轨迹为三维空间曲线;一个内燃机工作循环的曲轴轴承轴心轨迹曲线是不封闭曲线;曲轴轴承轴颈沿轴线方向存在较大的移动量,其数值大于轴承径向间隙;随内燃机转速和负荷增加,轴颈的轴向移动量增大;内燃机转速较低时,轴承轴颈的轴向运动在一个内燃机工作循环中的变化规律具有一定的周期性,变化周期数等于内燃机的气缸个数,而高转速情况下没有明显的变化规律性。     

滚动转子式压缩机故障的在线检测

探讨了滚动转子式压缩机故障的在线检测技术,通过对其工作过程的分析,确定了用壳体振动作为故障分析信号,并结合小波包和神经网络方法将正常与异常压缩机区分开来,现场的检测结果表明本文方法准确可靠,具有较高的检测效率。     

电机转矩转速测量方法的分析

电机的转矩和转速是最重要的两个参数,对它们的测量必须准确.根据用户提出的测量航空电机具体要求,本文分析了转矩和转速的测量原理,指出了采用应变式和光电式传感器构成测量仪更适合测量大转矩、高转速电机.虽然与传统的测量方法一致,但经过理论分析,得出了这种测量方式机械结构影响测量稳定性的原因,即传动轴受减速器齿轮啮合力作用产生的弯曲应变和结构谐振对测量精度影响最大.本文通过精确的计算,充分地考虑了机械结构对测量稳定性的影响,提出了选择转矩传感器及转速传感器的基本原理与方法.据此,在所研制的电机测量仪中,大大地提高了测量精度,并有效地减小了测量仪的体积和重量,适合航空工业应用.     

转子轴承系统高阶临界转速的识别

临界转速是离心压缩机转子系统的主要动力参数之一。随着转子系统工作转速的不断提高,现在已经面临超二阶或更高阶临界转速的问题,因此对于高阶临界转速的识别就变得非常重要。应用谐波小波对转子系统试车振动信号进行分析,对转子高阶临界转速进行了分辨识别,结果令人满意。     

Fatigue features study on the crankshaft material of 42CrMo steel using acoustic emission

Crankshaft is regarded as an important component of engines, and it is an important application of remanufacturing because of its high added value. However, the fatigue failure research of remanufactured crankshaft is still in its primary stage. Thus, monitoring and investigating the fatigue failure of the remanufacturing crankshaft is crucial. In this paper, acoustic emission (AE) technology and machine vision are used to monitor the four-point bending fatigue of 42CrMo, which is the material of crankshaft. The specimens are divided into two categories, namely, pre-existing crack and non-preexisting crack, which simulate the crankshaft and crankshaft blank, respectively. The analysis methods of parameter-based AE techniques, wavelet transform (WT) and SEM analysis are combined to identify the stage of fatigue failure. The stage of fatigue failure is the basis of using AE technology in the field of remanufacturing crankshafts. The experiment results show that the fatigue crack propagation style is a transgranular fracture and the fracture is a brittle fracture. The difference mainly depends on the form of crack initiation. Various AE signals are detected by parameter analysis method. Wavelet threshold denoising and WT are combined to extract the spectral features of AE signals at different fatigue failure stages.     

A data processing method for determining instantaneous angular speed and acceleration of crankshaft in an aircraft engine–propeller system using a magnetic encoder

This paper presents a method for determining the instantaneous angular speed and instantaneous angular acceleration of the crankshaft in a reciprocating engine and propeller dynamical system from electrical pulse signals generated by a magnetic encoder. The method is based on accurate determination of the measured global mean angular speed and precise values of times when leading edges of individual magnetic teeth pass through the magnetic sensor. Under a steady-state operating condition, a discrete deviation time vs. shaft rotational angle series of uniform interval is obtained and used for accurate determination of the crankshaft speed and acceleration. The proposed method for identifying sub- and super-harmonic oscillations in the instantaneous angular speeds and accelerations is new and efficient. Experiments were carried out on a three-cylinder four-stroke Saito 450R model aircraft engine and a Solo propeller in connection with a 64-teeth Admotec KL2202 magnetic encoder and an HS-4 data acquisition system. Comparisons with an independent data processing scheme indicate that the proposed method yields noise-free instantaneous angular speeds and is superior to the finite difference based methods commonly used in the literature.     

基于人工神经网络的柴油机失火故障诊断

车载诊断系统在诊断失火故障时,采用基于曲轴段角加速度和阈值规则相结合的方法,该方法在内燃机高速轻载运行时诊断单缸完全失火工况存在一定的局限性。通过对比分析失火和正常工况下曲轴瞬时转速的幅频和相频特征,提取不同谐次的幅值和相位信息,结合人工神经网络作为故障模式识别工具,得到了一种改善方法。通过台架实验,对此改善方法进行了单缸完全失火、两缸完全失火和单缸一定程度失火的故障诊断测试。结果表明,在实验条件下该方法可以有效识别不同的失火模式,并可在单缸失火模式下实现失火程度判别。同时,该方法通过少量工况数据训练神经网络,即可实现一定转速范围内的失火诊断,可行性强,可用于发动机失火故障在线诊断。     

汽车发动机瞬时转速测量中的噪声分析及补偿方法

对汽车发动机的瞬时转速信号中的量测噪声进行补偿。试验测量结果表明,由飞轮齿圈的齿形误差引起的噪声是瞬时转速信号中的主要噪声源。并且该噪声的幅值与发动机的平均转速成正比。由于这种噪声的频带与飞轮瞬时转速信号物频带可能重叠,因此采用传统的滤波等方法无法完全肖除齿形误差引起的噪声,提出采用２个传感器的补偿新方法,可将齿形误差引起的噪声从瞬时转速信号中消除,试验结果验证了该方法的可行性,训利用瞬时转速检测