CN114674569A - 一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，该方法包括获取第一脉冲信号，并将第一脉冲信号转化为第一转速信号，传统的第一转速信号由于曲轴转速信号盘存在两个缺齿，会使得换算出来的转速值失真，所以需要判断第一转速信号是否存在异常，若是，则修正第一转速信号，得到转速修正信号，将转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值，该方法得到的扭振结果更为准确，解决了传统的曲轴转速信号盘存在两个缺齿，导致每转出现一个3倍宽的脉冲间距，会使得换算出来的转速值失真，从而影响下一步扭振计算的问题。

Description

一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法及系统

技术领域

本发明涉及发动机测试技术领域，特别涉及一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法及系统。

背景技术

在内燃机的工作过程中，由于曲轴依次受各缸连杆的推力，曲轴存在扭转振动，当扭转振动的频率等于曲轴共振频率时，曲轴扭转变形幅度将大大超过正常值，可能导致曲轴断裂、主轴瓦损坏、正时齿轮敲击、传动系统失效或异响等一系列问题。因此，测试并控制曲轴扭振是发动机开发和变速箱匹配过程中的一项重要工作。

当前针对曲轴扭振测试一般都是通过特制工装安装编码器或码盘及激光头，设备成本高且测试准备过程繁琐，而且普通扭振测试并不需要高达几百上千脉冲每转的精度，根据角度域采样定理，每转脉冲数(PPR)＝最大分析阶次*2，而常规曲轴扭振最多分析到10阶，故每转20脉冲的采样精度就足够了。

发动机自带曲轴位置传感器具备60PPR的测试精度，完全可以胜任常规曲轴扭振测试，免去另装转速传感器的麻烦；唯一不足就是曲轴转速信号盘存在两个缺齿，导致每转出现一个3倍宽的脉冲间距，会使得换算出来的转速值失真，从而影响下一步扭振的计算。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法及系统，旨在解决现有技术中，传统的曲轴转速信号盘存在缺齿，导致最终计算出的扭振值不准确的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，所述方法包括：

获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号；

根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常；

若是，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号；

将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

优选地，所述获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号的步骤包括：

获取曲轴信号盘旋转一个齿的角度△φ和电压脉冲之间的时间间隔△t；

根据所述角度△φ和所述时间间隔△t，计算出曲轴角速度，并输出，其中，计算公式为：

曲轴角速度＝△φ/△t。

优选地，所述根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常的步骤之前包括：

定义转速阈值，所述转速阈值为转速理论值，用于评判所述第一转速信号是否存在异常。

优选地，所述根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常的步骤包括：

获取所述转速阈值；

判断所述第一转速信号中的第一转速是否大于所述转速阈值；

若是，则执行修正所述第一转速信号，得到转速修正信号的步骤。

优选地，所述当判断所述第一转速信号存在异常时，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号的步骤包括：

根据所述第一脉冲信号，判断曲轴转速信号盘的缺齿数是否为既定缺齿数；

若是，则输出所述既定缺齿数，并根据所述既定缺齿数调用预设平滑因子；

根据所述预设平滑因子与所述第一转速信号，拟合出所述转速修正信号。

优选地，所述扭振值至少包括各阶扭振角位移值和角加速度值。

优选地，所述判断所述第一转速信号是否大于所述转速阈值的步骤还包括：

当判断所述第一转速信号中的第一转速大于所述转速阈值时，获取所有所述第一转速信号的异常时刻；

根据所述异常时刻，获取每两个所述异常时刻之间的间隔时间，并判断所述间隔时间是否一致；

若是，则执行修正所述第一转速信号，得到转速修正信号的步骤。

本发明实施例的第二方面提供了一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号；

判断模块，用于根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常；

修正模块，用于当根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号存在异常，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号；

输出模块，用于将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

优选地，所述获取模块包括：

第一获取单元，用于获取曲轴信号盘旋转一个齿的角度△φ和电压脉冲之间的时间间隔△t；

曲轴角速度输出单元，用于根据所述角度△φ和所述时间间隔△t，计算出曲轴角速度，并输出，其中，计算公式为：

曲轴角速度＝△φ/△t。

优选地，所述系统还包括：

定义模块，用于定义转速阈值，所述转速阈值为转速理论值，用于评判所述第一转速信号是否存在异常。

与现有技术相比：通过获取第一脉冲信号，并将第一脉冲信号转化为第一转速信号，传统的第一转速信号由于曲轴转速信号盘存在两个缺齿，会使得换算出来的转速值失真，所以需要判断第一转速信号是否存在异常，若是，则修正第一转速信号，得到转速修正信号，将转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值，该方法得到的扭振结果更为准确。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法的流程图；

图2是脉冲计算转速原理示意图；

图3是本发明第二实施例提供的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法的流程图；

图4是补齿修正前后转速对比图；

图5是本发明第三实施例提供的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统的结构框图。

以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参阅图1，图1示出了本发明第一实施例提供的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法的流程图，所述方法具体包括步骤S01至步骤S04。

步骤S01，获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号。

具体的，一般的发动机曲轴会安装有曲轴位置传感器，其中的曲轴位置传感器为磁电式或霍尔传感器，通过曲轴位置传感器无法直接测得转速信号，而是感应出一系列脉冲电压信号，需要说明的是，如图2所示，第一脉冲信号中包含曲轴信号盘旋转一个齿的角度△φ和电压脉冲之间的时间间隔△t，而根据该角度△φ和时间间隔△t，可以计算出曲轴角速度，即第一转速信号，计算公式可以表示为：

曲轴角速度＝△φ/△t。

步骤S02，根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常，若是，则执行步骤S03。

需要说明的是，发动机曲轴信号盘不缺两齿的话，均布60齿，相邻齿间距△φ为6°，若缺两齿，则缺齿处间隔为18°，脉冲间隔时间会更长，如果计缺齿脉冲时如果同样默认为旋转角度为6°，换算出来的转速会明显偏低，因此需要修正缺齿信号换算出来的转速值。

步骤S03，修正所述第一转速信号，得到转速修正信号。

在本实施例当中，既定缺齿数为2，首先根据第一脉冲信号，判断曲轴转速信号盘的缺齿数是否为既定缺齿数，若是，则输出既定缺齿数，并根据既定缺齿数调用预设平滑因子，可以理解的，当缺齿数为其它值时，可根据具体的缺齿数调用对应的预设平滑因子，根据预设平滑因子与第一转速信号，拟合出转速修正信号。

步骤S04，将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

其中，扭振值可以包括各阶扭振角位移值和角加速度值。

综上，本发明通过获取第一脉冲信号，并将第一脉冲信号转化为第一转速信号，传统的第一转速信号由于曲轴转速信号盘存在两个缺齿，会使得换算出来的转速值失真，所以需要判断第一转速信号是否存在异常，若是，则修正第一转速信号，得到转速修正信号，将转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值，该方法得到的扭振结果更为准确。

实施例二

请参阅图3，图3示出了本发明第二实施例提供的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法的流程图，所述方法具体包括步骤S11至步骤S15。

步骤S11，获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号。

步骤S12，定义转速阈值。

其中，转速阈值为转速理论值，用于评判所述第一转速信号是否存在异常，可以理解的，当发动机曲轴信号盘有缺齿时，缺齿部分转动到传感器检测位置时，缺齿部分的信号将大幅度下降，而发动机曲轴信号盘是一直在旋转工作的，可以理解的，每旋转一圈，将会出现信号将大幅度下降的现象，如图4所示，当信号出现大幅度下降时，可以判断为缺齿。

另外，发动机曲轴信号盘在长期工作中，可能出现齿轮损坏或者部分磨损的情况，所以需要定义合适的转速阈值，避免因为部分齿轮损坏或者部分磨损而导致的误判。

步骤S13，根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常，若是，则执行步骤S14。

具体的，当判断第一转速信号中的第一转速大于转速阈值时，获取所有第一转速信号的异常时刻，根据异常时刻，获取每两个异常时刻之间的间隔时间，并判断间隔时间是否一致，若是，则执行步骤S14，若否，则表示可能除固设的发动机曲轴信号盘缺齿部分以外的位置还出现了其他的缺口，导致一个周期内出现多个异常掉落的转速信号。

步骤S14，修正所述第一转速信号，得到转速修正信号。

如图4所示，原来间歇异常掉落的转速，补齿后变成在平均转速附近合理范围内上下波动的转速，对该波动转速进一步做扭振计算即可得到各阶扭振角位移或角加速度。

步骤S15，将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

综上，本发明实施例中提出的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法通过获取第一脉冲信号，并将第一脉冲信号转化为第一转速信号，传统的第一转速信号由于曲轴转速信号盘存在两个缺齿，会使得换算出来的转速值失真，所以需要判断第一转速信号是否存在异常，若是，则修正第一转速信号，得到转速修正信号，将转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值，该方法得到的扭振结果更为准确，具体的，通过对第一转速信号中的第一转速与转速阈值的判断，可以避免误判的发生，另外，本发明利用发动机本身自带的传感器，无需编码器和制作工装，可快速完成测试准备工作，提高试验效率，同时降低了测试成本。

实施例三

请参阅图5，图5是本发明第三实施例提供的一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统的结构框图，所述系统300包括：

获取模块31，用于获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号；

判断模块32，用于根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常；

修正模块33，用于当根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号存在异常，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号；

输出模块34，用于将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

进一步的，所述获取模块31包括：

第一获取单元，用于获取曲轴信号盘旋转一个齿的角度△φ和电压脉冲之间的时间间隔△t；

曲轴角速度输出单元，用于根据所述角度△φ和所述时间间隔△t，计算出曲轴角速度，并输出，其中，计算公式为：

曲轴角速度＝△φ/△t。

进一步的，所述系统300还包括：

定义模块，用于定义转速阈值，所述转速阈值为转速理论值，用于评判所述第一转速信号是否存在异常。

进一步的，所述判断模块32还包括：

转速阈值获取单元，用于获取所述转速阈值；

转速阈值判断单元，用于判断所述第一转速信号中的第一转速是否大于所述转速阈值；

异常时刻获取单元，用于当判断所述第一转速信号中的第一转速大于所述转速阈值时，获取所有所述第一转速信号的异常时刻；

间隔时间判断单元，用于根据所述异常时刻，获取每两个所述异常时刻之间的间隔时间，并判断所述间隔时间是否一致。

进一步的，所述修正模块33还包括：

缺齿判断单元，用于根据所述第一脉冲信号，判断曲轴转速信号盘的缺齿数是否为既定缺齿数；

调用单元，用于当判断曲轴转速信号盘的缺齿数为既定缺齿数时，则输出所述既定缺齿数，并根据所述既定缺齿数调用预设平滑因子；

拟合单元，用于根据所述预设平滑因子与所述第一转速信号，拟合出所述转速修正信号。

综上，本发明上述实施例当中的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统，通过获取第一脉冲信号，并将第一脉冲信号转化为第一转速信号，传统的第一转速信号由于曲轴转速信号盘存在两个缺齿，会使得换算出来的转速值失真，所以需要判断第一转速信号是否存在异常，若是，则修正第一转速信号，得到转速修正信号，将转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值，该方法得到的扭振结果更为准确。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述方法包括：

获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号；

根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常；

若是，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号；

将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

2.根据权利要求1所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号的步骤包括：

获取曲轴信号盘旋转一个齿的角度△φ和电压脉冲之间的时间间隔△t；

根据所述角度△φ和所述时间间隔△t，计算出曲轴角速度，并输出，其中，计算公式为：

曲轴角速度＝△φ/△t。

3.根据权利要求1所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常的步骤之前包括：

定义转速阈值，所述转速阈值为转速理论值，用于评判所述第一转速信号是否存在异常。

4.根据权利要求3所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常的步骤包括：

获取所述转速阈值；

判断所述第一转速信号中的第一转速是否大于所述转速阈值；

若是，则执行修正所述第一转速信号，得到转速修正信号的步骤。

5.根据权利要求1所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述当判断所述第一转速信号存在异常时，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号的步骤包括：

根据所述第一脉冲信号，判断曲轴转速信号盘的缺齿数是否为既定缺齿数；

若是，则输出所述既定缺齿数，并根据所述既定缺齿数调用预设平滑因子；

根据所述预设平滑因子与所述第一转速信号，拟合出所述转速修正信号。

6.根据权利要求1所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述扭振值至少包括各阶扭振角位移值和角加速度值。

7.根据权利要求4所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试方法，其特征在于，所述判断所述第一转速信号中的第一转速是否大于所述转速阈值的步骤还包括：

当判断所述第一转速信号中的第一转速大于所述转速阈值时，获取所有所述第一转速信号的异常时刻；

根据所述异常时刻，获取每两个所述异常时刻之间的间隔时间，并判断所述间隔时间是否一致；

若是，则执行修正所述第一转速信号，得到转速修正信号的步骤。

8.一种曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于获取第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号转化为第一转速信号；

判断模块，用于根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号是否存在异常；

修正模块，用于当根据所述第一转速信号，判断所述第一转速信号存在异常，则修正所述第一转速信号，得到转速修正信号；

输出模块，用于将所述转速修正信号进行扭振计算，输出扭振值。

9.根据权利要求8所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统，其特征在于，所述获取模块包括：

第一获取单元，用于获取曲轴信号盘旋转一个齿的角度△φ和电压脉冲之间的时间间隔△t；

曲轴角速度输出单元，用于根据所述角度△φ和所述时间间隔△t，计算出曲轴角速度，并输出，其中，计算公式为：

曲轴角速度＝△φ/△t。

10.根据权利要求8所述的曲轴位置传感器脉冲信号的扭振测试系统，其特征在于，所述系统还包括：

定义模块，用于定义转速阈值，所述转速阈值为转速理论值，用于评判所述第一转速信号是否存在异常。

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