【《发动机转速传感器技术研究现状文献综述》3700字】

发动机转速传感器技术研究现状文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u13868发动机转速传感器技术研究现状文献综述 1255761.1发动机电子控制技术的发展状况 1113851.2研究现状及成果 221996参考文献 51.1发动机电子控制技术的发展状况20世纪30年代，汽油电控发动机开始在航空发动机上使用，50年代在汽车上开始应用，目前已进入实用化、产品化阶段。但随技术的发展，燃料消耗、废气排放和动力性三方面性能要求的不断提高，柴油机电控技术因其燃油喷射具有高压、高频、脉动等的特点，且喷射压力为汽油机喷射压力的成百上千倍，并具有良好的控制精度、快速的响应和灵活的控制算法，逐渐成为当今特种车辆发动机领域的发展热点。电控柴油发动机的喷射系统由传感器、控制器（ECU）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、油门踏板位置、喷油时刻、进气温度、进气压力、燃油温度、冷却水温度等传感器，将实时检测的参数同时输入控制器(ECU)，与已储存的设定参数值或参数图谱进行比较，经过处理计算按照最佳值或计算后的目标值把指令送到执行机构。执行器根据控制器（ECU）指令控制喷油量(供油齿条位置或电磁阀关闭持续时间)和喷油正时(正时控制阀开闭或电磁阀关闭始点)，同时对废气再循环阀、预热塞等执行机构进行控制，使柴油机运行状态达到最佳，见图1.1。从图1.1可以看出，在发动机的电控过程中，传感器是最基础的部件，控制器（ECU）是根据曲轴转速传感器、流量计量单元、水温传感器等提供的发动机和整车工况信息以及ECU存储器中存储的相关数据，计算出基本喷油量、修正喷油量、基本点火提前角和修正点火提前角。如根据凸轮轴转速传感器提供的信息，确定喷油顺序；如通过曲轴转速传感器提供的信息，确定喷油时刻和点火时刻等，最后ECU通过驱动电路将控制信号分别输出到喷油器和点火动力组件等执行器。此外，ECU会随时检测系统的输入输出电路及相应的零部件，如果发生故障，便将与此故障相应的故障码存入ECU的故障码存储单元并点亮故障报警灯，提醒驾驶员系统出现故障，需要进行维修。但是，如果缺少了曲轴转速传感器信号和凸轮轴位置传感器信号，ECU就会失去控制喷油时刻和点火时刻的依据，发动机也就无法继续工作，由此可见，在提供给ECU的诸多传感器信号中，曲轴转速传感器信号和凸轮轴转速传感器信号是ECU点火装置中最重要的信息[7]。图1.1某车发动机电子控制系统及其部件组成曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器统称为发动机转速传感器，一种感应式传感器，获取发动机转速、曲轴准确角度位置及凸轮轴准确角度位置。发动机转速传感器有磁电式、霍尔式以及光电式三种，但在特种车辆电控柴油发动机领域中，因需减少电磁的相互干扰，通常采用磁电式结构。1.2研究现状及成果磁电式转速传感器工作时遵循法拉第电磁感应定律，即是以转动齿轮和传感器内部的磁钢产生周期性变化的磁场，通过切割不断变化的磁感线在线圈内部生产感应电动势，进而输出电压信号[8]。磁电式转速传感器因不需要外部供电电源，且输出阻抗小，具有一定的频率响应范围，适合动态测量、抗电磁干扰性好且操作简便、安装方便，能在恶劣条件下工作等特点[9]，常常被使用在一些特定的环境中，如波音飞机发动机大部分转速传感器均采用的是磁电式结构的，见表1.1。表1.1波音飞机不同型号发动机使用的转速传感器类别序号发动型号测量参数转速传感器类别应用机型1CF6-80C2N1磁电式传感器（38齿）B747-400N2磁电式传感器（12齿）2CF34-8C1N1磁电式传感器CRT700N2磁电式传感器（8齿）3CFM56-7BN1磁电式传感器（30齿）B737-600/-700BBJ,COMBIN2磁电式传感器（71齿）4Genx-1BN1磁电式传感器B787B747-800N2磁电式传感器5PW4090N1磁电式传感器（60齿）B777N2永磁交流测速发电机在汽车传感器方面，国外的一些公司，如博世，起步较早，在长期的发展过程中，其很多先进技术已经趋于成熟，在高水平大规模的发展基础上，已经逐渐朝着智能化、集成化、多功能化、微型化的方向发展。目前，在世界汽车传感器制造行业中，占领着较大的汽车传感器市场份额。[10]在我国的民用发动机市场应用也比较广泛，如潍柴、上柴、玉柴等国内知名发动机生产厂家均采用了博世生产的传感器。与发达国家相比，我国的汽车传感器研究与应用起步较晚，但随各项技术的快速发展，传感器市场规模不断扩大，大批的研究者都加入到磁电式转速传感器性能提升的研究中，并也取得到了一定的研究成果。如：a）1989年，黎延云[11]以用渐开线齿轮激励“ㄇ”型传感器为列，通过大量实验，用分析此路的方法推导其电动势幅度公式，给出了工作间隙与电势灵敏度之间的关系；b）2006年，武汉理工大学关北海[12]利用六西格玛主要工具GR&R，DOE，SPC和Minitab软件，监控转速传感器注塑成型的工艺过程，较好地解决了翘曲变形导致功能长度超差问题，给出了转速传感器注塑成型的具体工艺过程及工艺参数；c）2006年，合肥工业大学汪知望[13]设计并开发了一种变磁阻激励磁电式轮速传感器，然后对其进行动态标定实验。通过对实验数据的分析研究，计算出评价传感器动态性能的指标——固有频率和阻尼比，且表明该轮速传感器具有较好的动态特性，在汽车紧急制动时能够及时、准确地检测轮速的变化情况；d）2009年，陈思娟、王海涛[14]通过调整磁电式转速的内部结构与性能，来增大磁电式转速传感器输出电压，并对各种方法进行了比较，给出了“当外部环境一定的情况下，改善传感器内部磁路的导磁性能，可以有效地增大传感器的输出。”的结论；e）2013年，余志科[15]利用上海某企业“ABS转速传感器性能检测系统的研究开发”项目，针对企业提出的两个问题“提高生产效率和对传感器做故障分析”，通过研究磁电式转速传感器和霍尔转速传感器的原理，分析和归纳汽车转速传感器主要存在的故障，开发出转速传感器性能检测系统，提升了转速传感器的出厂合格率，在故障诊断方面一有很大的作用；f）2014年，顾宝龙[16]等人针对航空高温恶劣的测试环境，优化设计传感器结构、封装和测试系统，研制出国产耐高温、高性能的磁电式转速传感器，以替代同类进口产品；g）2016年，冯翠平[17]等人针对某型号发动机转速传感器断线问题，通过性能测试，对传感器结构分析以及失效原因分析，找到了使传感器发生断线的原因；h）2017年，厦门大学黄群[18]采用Ni和FeBSiC非晶分别作为磁致伸缩材料，锆钛酸铅(PZT)为压电材料，速干胶为粘结剂，制备了Ni/PZT、非晶/PZT的磁电复合材料。并采用这种磁电复合材料制作了转速传感器。然后在搭建的传感器测试平台（采用带有减速机和编码器的直流电机作为标准转速源），用于测试制备的转速传感器的性能，对比研究电磁线圈和这款采用磁电复合材料的传感器在不同转速下的输出性能。通过试验表明在低转速下采用磁电复合材料磁电传感器依旧保持了平稳的信号输出，灵敏度远远高于电磁线圈；i）2018年，段智超在基于CFM56航空发动机N1转速传感器检测平台上建立物理模型，然后使用AnsoftMaxwell进行电磁分析获得原始信号，再使用软件Matlab进行数字信号处理的方式，建立信号调理电路的数值计算模型。分析不同齿轮构型、工作环境温度以及齿轮的机械故障对传感器输出信号的影响，研究与被测齿轮相关的传感器失效模式，为开展航空发动机转速传感器适航审定提供理论依据。参考文献[1]徐燕.论新工业发展背景下传感器技术在汽车上的应用及发展方向[J].科技经济市场，2016，12：20-22.[2]张波.汽车电子技术的应用及发展趋势研究[J].机电技术应用，2020，07：179-180.[3]ZidaniF，DialloD，BenbouzidM.Diagnosisofspeedsensorfailureininductionmotordrive[C].ElectricMachines&DrivesConference，2007.[4]MerrillW，DelaatJ，BrutonW.Advanceddetection，isolationandaccommodationofsensorfailures-real-timeevaluation[J].JournalofGuidanceControl&Dynamics，1988，11(6):162-169.[5]FreitasP,SilvaF,MeloL.Giantmagnetoresistivesensorsforrotationalspeedcontrolandcurrentmonitoringapplications[C].InternationalConferenceonElectronics，CircuitsandSystems，1999[6]中国民用航空局.航空发动机适航规定[S}.北京:中国民航航空局，2012.[7]胡新强.汽油机电控燃油喷射系统ECU技术研究[D].河北工业大学，2007.[8]段智超.航空发动机转速传感器失效模式研究[D].中国民航大学，2018.[9]莫福广，梁源飞.磁电式转速传感器在发动机上的应用[J].装备制造技术，2014，08：186-188.[10]陈航.浅谈车用传感器技术的现状与发展[J].河北农机，2014，07：61-62.[11]黎延云.磁电式转速传感器的电压特性与应用[J].自动化仪表，1989，09：21-27.[12]关北海.发动机转速传感器工艺优化研究[D].武汉理工大学，2006.[13]汪知望.汽车ABSC磁电式轮速传感器的动态特性[D].合肥工业大学，2006.[14]陈思娟，王海涛.增大磁电式转速传感器输出的方法研究[J].仪器仪表学报，2009，第30卷第6期增刊：742-745.[15]余志科.汽车转速传感器性能检测系统的设计[D].武汉理工大学，2013.[16]顾宝龙，赵振平等.一种应用于航空发动机测试的小型磁电转速传感器[J].机械制造，2016，45（4）：44-47.[17]冯翠平，苏伟宗.发动机转速传感器失效分析[J].中小企业管理与科技，2016，03（1）：266-266.[18]黄群.磁电复合材料的转速传感器与性能测试方法研究[D].厦门大学，2017.[19]李娟.一种廉价的基于霍尔元件的电机转速测量装置的实现[J].仪表技术与传感器.2002（1）.[20]卢长根，周友佳.磁电式速度传感器设计与应用[J].机车电传动，2008，05：48-50.[21]张鹏，李颖晖，朱福城.基于MATLAB的航空用同步发电机故障暂态模型仿真[J].电机与控制应用，2006，33（1）：25-29.[22]陈毅.航空发动机控制系统传感器故障诊断研究[D].南京航空航天大学，2007.[23]彭艳，邵吕霞.航空发动机转速传感器的仿真及优化设计[J].科技创新与应用，2016，14(1):1-4.[24]xiao