CN109282991B - 一种dct车型动力传动系统扭转振动测试方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种DCT车型动力传动系统扭转振动测试方法及系统，包括步骤(1)在被测量的DCT动力总成上，将发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的信号分别按正、负极或信号线、接地线的方式接出，连接到扭转振动测试设备的数据采集前端，采集发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号；(2)利用发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号，计算发动机平均转速；(3)将发动机平均转速作为扭转振动分析的参考转速，利用扭转振动测试设备，同步采集发动机转速传感器、变速器齿轮速度传感器信号，并用发动机平均转速作为参考转速进行扭转振动分析。本发明能在不安装测试码盘、速度传感器的情况下，利用动力传动系统的齿轮和齿轮速度传感器，便捷有效的测量动力传动系统扭转振动信号。

Description

一种DCT车型动力传动系统扭转振动测试方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车动力传动系统扭转振动测试技术，特别是用于对搭载DCT变速器的汽车动力传动系统进行扭转振动测试，属于汽车噪声与振动控制领域。
背景技术
汽车动力传动系统由发动机、离合器、变速器、传动轴、主减速器和驱动半轴等组成，各零部件的转动惯量和扭转刚度分布呈现不均匀性，是一个复杂的多自由度扭转振动系统。汽车行驶过程中，发动机的激励、变速器齿轮间隙作用和路面激励的输入，都会引起动力传动系统载荷变化，从而产生动力传动系统的扭转振动。动力传动系统扭转振动，还会与发动机振动、轴系弯曲振动、悬架振动和车身振动等其他振动形式相耦合，是汽车振动和噪声的主要来源。对于DCT变速器车型来说，发动机扭转激励通过扭矩减振器部分衰减后，通过变速器输入轴引发变速器内空载旋转件的相互撞击产生噪声，会导致车内存在齿轮敲击噪声，影响车内噪声品质感。
目前，汽车动力传动系统的扭转振动测试，传统方法是在被测对象位置处安装测试码盘和转速传感器，如专利文献201010202579.1“一种汽车动力传动系统扭转振动信号的在线检测方法”，被测对象一般为汽车动力传动系统的旋转件，测试码盘与被测对象同轴固定；转速传感器位于测试码盘的侧面，固定在被测对象的壳体或车体上。测试码盘通用性差，其直径、齿数需依据被测对象布置位置、数据分析频率等进行专门制作和安装，工程测试中费时费力。DCT变速器受轴系、拨叉、液压模块布置和箱体密封的影响，其内部空间紧凑，传统扭转振动测试的测试码盘和速度传感器无布置空间。因此如何便捷有效开展DCT车型的动力传动系统扭转测试工作，是提升DCT车型车内噪声声品质的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种DCT车型汽车动力传动系统扭转振动测试方法，它能在不安装测试码盘、速度传感器的情况下，利用动力传动系统的齿轮和齿轮速度传感器，便捷有效的测量动力传动系统扭转振动信号。
本发明所述的DCT车型动力传动系统扭转振动测试方法，其步骤如下：
1、在被测量的DCT动力总成上，将发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的信号分别按正、负极(信号线、接地线)方式接出，连接到扭转振动测试设备的数据采集前端，采集发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号；所述发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的采样频率、扭转振动数据采集前端的采样频率需满足扭转振动测试要求；
2、利用上述采集到的发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号，计算发动机平均转速；
3、将计算得到的发动机平均转速作为扭转振动分析的参考转速，利用扭转振动测试设备，同步采集发动机、变速器齿轮速度传感器的信号，并利用计算得出的测试工况下发动机平均转速，作为参考转速进行扭转振动分析。
本发明中，所述DCT变速器转速传感器的信号线需进行接地或虚拟接地后，再连接到扭转振动数据采集前端。
本发明中，所述扭转振动测试要求为信号采样频率需不低于10000Hz。
本发明提出的一种DCT车型动力传动系统扭转振动的测试方法的优点如下：
1、本发明针对动力总成装配有速度传感器的车型，无需布置测试码盘、齿轮速度传感器。试验测试准备工作简单，只需将动力总成自带的齿轮速度传感器信号作为扭转振动信号来源即可。
2、本发明可对整车各工况下的动力传动扭转振动进行测试。
3、本发明操作简单、工作效率高、可靠性好，可精确分析动力传动系统的扭转振动水平。
附图说明
图1为本发明提出的发动机转速传感器信号接出示意图。
图2为本发明提出的DCT变速器齿轮速度传感器信号接出示意图。
图3为齿轮速度传感器信号的脉冲位置调制示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步的描述：
本发明提出的DCT车型汽车动力传动系统扭转振动测试方法需将动力总成自带的齿轮速度传感器信号作为扭转振动信号来源，因此本发明的第一步是在被测量的DCT动力总成上，将发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的信号分别按正、负极(信号线、接地线)方式接出，连接到扭转振动测试设备的数据采集前端，采集发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号。
参见图1，将发动机转速传感器2信号按照正、负极或信号线、接地线方式，由传感器数据线3分别通过信号接出线4接出，该信号接出线4可直接连接到扭转振动数据采集前端。
如果发动机控制程序存在保护，在发动机转速传感器信号接出线4与扭转振动测试前端连接时，发动机点火会存在无法启动或点火失败现象，此时只要断开发动机转速传感器信号接出线4与扭转振动测试前端的连接，可消除发动机无法启动或点火失败现象。发动机正常运转时，发动机转速传感器信号接出线4与扭转振动前端连接，发动机运转模式等无影响。
参见图2，将DCT变速器齿轮转速传感器5和6的信号，由传感器信号线7和8按照正、负极或信号线、接地线方式，分别通过信号接出线9和10接出。因DCT变速器齿轮速度传感器5和6的信号，是DCT变速器换档逻辑控制判断的重要数据之一，为保障测试过程中的行车安全，预防扭转振动测试前端信号通过信号接出线9和10干扰变速器齿轮速度传感器5和6的信号，信号接出线9和10需进行接地或虚拟接地后，再连接到扭转振动数据采集前端。
为了实现本发明目的，发动机转速传感器和DCT变速器转速传感器的采样频率、扭转振动数据采集前端的采样频率需满足扭转振动测试要求，分析如下：
汽车动力传动系统的扭转振动测试分析阶次，通常为发动机点火阶次及其前几阶谐阶次，一般不大于10阶。假设被测齿轮齿数为Z，每转动一圈的脉冲数为Pluses/rev，依据最大分析阶次与被测齿数的数学关系：
Omax＝(Pluses/rev)/2＝(Z/rev)/2
被测齿轮的齿数最小不少于20齿，即可满足传动系统的扭转振动测试与分析。假设测试与分析最大转速为Rpm，扭转振动分析最大频率为：
fmax＝(Omax·Rpm)/60
以四冲程发动机6000转转速、最大分析阶次10阶为例，扭转振动最大分析频率为1000Hz。假设齿轮旋转信号的采样频率为fs，依据信号采样定理：
fs≥2·fmax
依据上述的扭转振动最大分析频率和信号采样定理，一般要求信号采样频率需不低于2000Hz；但工程实际中考虑计算机数据存储特性、扭转振动信号的幅值对比需求等，常要求采样频率不低于10倍的扭转振动最大分析频率，故采样频率需不低于10000Hz。即，汽车动力总成齿轮速度传感器采样频率、信号采集设备的采样频率，需满足扭转振动的工程测试与分析要求。
本发明的步骤二是要利用上述采集到的发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号，计算发动机平均转动速度。
参见图3，测试工况下的发动机转动速度，可通过上述发动机转速传感器2的信号计算得出。计算分析方法为：假设被测对象匀速旋转一周时，速度传感器2输出脉冲数为Z(与齿数Z相同)，任意相邻齿与齿之间的转角相同，为
A＝2·π/Z
取被测对象的第i-1、i、i+1个齿作为研究对象，假设Tc为被测对象匀速旋转时，被测对象的第i-1、i、i+1个齿依次经过速度传感器转过一个转角A所需要的时间；当被测对象存在扭转振动时，假设Ti-1、Ti、Ti+1为被测对象的第i-1、i、i+1个齿依次经过速度传感器2转过一个转角A所需要的时间；△ti-1、△ti、△ti+1为第i-1、i、i+1个齿相对匀速旋转时滞后或超前的时间。
△ti＝Tc-Ti+△ti+1
被测对象旋转一周的时间为
Figure BDA0001871808280000041
即有被测对象旋转一周的平均转动速度为：
Figure BDA0001871808280000042
本发明的步骤三是采用扭转振动测试工程软件，同步采集发动机、变速器齿轮速度传感器2、5、6的信号，并利用上述平均转速方法计算得出的测试工况下发动机平均转速，作为参考转速进行扭转振动分析。
本发明使用的扭转振动工程测试设备，是现有成熟的西门子商用振动噪声数据采集前端LMS SCADAS Mobile，及其LMS Test.Lab操作软件。
本发明进一步提供一种DCT车型动力传动系统扭转振动测试系统，该系统包括：
数据采集单元，用于在被测量的DCT动力总成上，将发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的信号分别按正、负极或信号线、接地线方式接出，连接到扭转振动测试设备的数据采集前端，采集发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号；所述发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的采样频率、扭转振动数据采集前端的采样频率，需满足扭转振动工程测试与分析的要求；
计算单元，利用上述采集到的发动机侧、变速器侧旋转件旋转信号，计算发动机平均转速；
分析单元，用于将计算得到的发动机平均转速作为扭转振动分析的参考转速，利用扭转振动测试设备，同步采集发动机转速传感器、变速器齿轮速度传感器信号，并利用计算得出的测试工况下发动机平均转速，作为参考转速进行扭转振动分析。

Claims (4)

1.DCT车型动力传动系统扭转振动测试方法，其特征在于，步骤如下：
(1)在被测量的DCT动力总成上，将发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的信号分别按正、负极或信号线、接地线方式接出，连接到扭转振动测试设备的数据采集前端，采集发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号；所述发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的采样频率、扭转振动数据采集前端的采样频率，需满足扭转振动工程测试与分析的要求；
(2)利用上述采集到的发动机侧、变速器侧旋转件旋转信号，计算发动机平均转速；
(3)将计算得到的发动机平均转速作为扭转振动分析的参考转速，利用扭转振动测试设备，同步采集发动机转速传感器、变速器齿轮速度传感器信号，并利用计算得出的测试工况下发动机平均转速，作为参考转速进行扭转振动分析；
所述扭转振动测试要求为信号采样频率需不低于10000Hz。
2.根据权利要求1所述的DCT车型动力传动系统扭转振动测试方法，其特征在于，所述DCT变速器转速传感器的信号线需进行接地或虚拟接地后，再连接到扭转振动数据采集前端。
3.根据权利要求1所述的DCT车型动力传动系统扭转振动测试方法，其特征在于，计算发动机平均转速的方法如下：
假设被测对象匀速旋转一周时，速度传感器输出脉冲数为Z，任意相邻齿与齿之间的转角相同，为
A＝2·π/Z
取被测对象的第i-1、i、i+1个齿作为研究对象，假设Tc为被测对象匀速旋转时，被测对象的第i-1、i、i+1个齿依次经过速度传感器转过一个转角A所需要的时间；当被测对象存在扭转振动时，假设Ti-1、Ti、Ti+1为被测对象的第i-1、i、i+1个齿依次经过速度传感器转过一个转角A所需要的时间；△ti-1、△ti、△ti+1为第i-1、i、i+1个齿相对匀速旋转时滞后或超前的时间：
△ti＝Tc-Ti+△ti+1
被测对象旋转一周的时间为
Figure FDA0002480209380000011
被测对象旋转一周的平均转速为：
Figure FDA0002480209380000012
4.一种实现权利要求1-3任一项所述的DCT车型动力传动系统扭转振动测试系统，其特征在于，系统包括：
数据采集单元，用于在被测量的DCT动力总成上，将发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的信号分别按正、负极或信号线、接地线方式接出，连接到扭转振动测试设备的数据采集前端，采集发动机侧、变速器侧的旋转件旋转信号；所述发动机转速传感器和DCT变速器齿轮速度传感器的采样频率、扭转振动数据采集前端的采样频率，需满足扭转振动工程测试与分析的要求；
计算单元，利用上述采集到的发动机侧、变速器侧旋转件旋转信号，计算发动机平均转速；分析单元，用于将计算得到的发动机平均转速作为扭转振动分析的参考转速，利用扭转振动测试设备，同步采集发动机转速传感器、变速器齿轮速度传感器信号，并利用计算得出的测试工况下发动机平均转速，作为参考转速进行扭转振动分析。
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