编号毕业设计（论文）题目发动机曲轴电磁感应转速传感器信号处理二级学院车辆工程学院专业能源与动力工程班级112040602学生姓名朱伟伟学号11204060239指导教师杨新桦职称时间 2016.5.19目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................... I I 1绪论. (1)1.1课题研究背景及意义 (1)1.2课题研究成果的应用现状 (1)1.3发动机转速信号处理研究状况 (2)1.3.1电磁传感器工作原理 (2)1.3.2内燃机转速测量方法 (2)1.3.3转速测量方法的选择 (2)1.3.4信号处理流程确定 (3)1.4发动机转速信号误差研究状况 (3)1.5发动机转速信号测量的发展趋势 (3)1.6MATLAB/Simulink仿真介绍 (4)1.7课题的研究的目的及主要内容 (4)1.8本章小结 (5)2基于MATLAB/Simulink的信号发生系统模型 (6)2.1电磁感应传感器信号特征 (6)2.2曲轴转速信号发生模块的搭建 (6)2.2.1转速信号的载波信号 (6)2.2.2转速信号干扰的构成部分 (7)2.2.3实际曲轴转速信号的合成 (8)2.3本章小结 (9)3基于MATLAB/Simulink的信号处理系统模型 (10)3.1曲轴转速传感器信号采集模块 (10)3.2滤波器模块 (10)3.2.1信号源的频率范围计算 (10)3.2.2滤波器类型的选择 (10)3.2.3滤波器参数设置 (11)3.2.4滤波效果及改进 (11)3.3信号整形系统 (12)3.4高频计数器系统 (12)3.4.1高频计数器模块的构成 (12)3.4.2高频计数器计数频率选择 (12)3.4.3计数模块的搭建 (13)3.5转速方波信号下降沿判断系统 (13)3.5.1下降沿判断系统功能 (13)3.5.2下降沿判断系统的搭建思路 (13)3.5.3下降沿判断系统的搭建 (13)3.6转速计算及异常值剔除系统 (13)3.6.1转速计算原理 (13)3.6.2异常计数值预剔除方法 (14)3.7缺齿判断模块 (14)3.7.1缺齿信号判断方法 (14)3.7.2缺齿判断模块的搭建思路 (14)3.8本章小结 (15)4曲轴转速信号处理模型的运行仿真和误差分析 (15)4.1曲轴转速信号处理系统硬件限制造成的转速测量误差 (15)4.2曲轴转速信号处理系统滤波造成的转速测量误差 (16)4.3曲轴转速信号处理系统喷油时刻判断误差 (18)4.4本章小结 (19)5做过的尝试与模型的不足部分 (20)6全文总结 (22)7致谢 (23)附图 (24)参考文献 (29)摘要发动机曲轴瞬时转速信号中蕴含着丰富的信息.通过对曲轴瞬时转速的分析，可以简单方便地诊断发动机状态和检测其工作异常.本文介绍了发动机曲轴电磁感应转速传感器输出信号的特征，根据信号特征近似模拟出曲轴转速信号。
对电磁感应转速传感器输出的原始信号进行了采样、滤波、放大整形处理，采用高频计数法作为发动机曲轴瞬时转速的测量方法，计算出曲轴瞬时转速，同时判断出飞轮缺齿位置并产生一个缺齿脉冲信号.整个信号源发生系统模型的搭建和曲轴转速信号处理过程利用MATLAB/Simulink仿真平台进行仿真.通过对比分析低中高转速段仿真结果，曲轴转速信号处理效果理想，转速测量结果精度较高，飞轮缺齿脉冲信号满足燃油喷射的精度要求。
关键词：曲轴转速信号;信号模拟;信号处理；MATLAB/Simulink;缺齿信号AbstractInstantaneous rotational speed signal of engine crankshaft contains a wealth of information。
Through the analysis of transient speed fluctuation of crankshaft, it is convenient for us to discern engine working conditions and detect its abnormal signals。
This paper introduce the characteristics of the output signal of the electromagnetic induction speed sensor of the engine crankshaft, and according to the characteristics of the signal, simulate the crankshaft speed signal approximately. Through the sampling，filtering，amplifying，and reforming of the original speed signal, and take the measurement method of instantaneous speed of engine crankshaft by using high frequency counting method，then calculate the transient speed fluctuation of crankshaft，at the mean time，determine the position of the flywheel and generate a pulse signal。
Through the use of MATLAB/Simulink simulation platform，the whole signal generator model have been built up and the crankshaft speed signal processing have been accelerated。
By comparing the simulation results, the conclusion is crankshaft rotating speed signal processing have a good effect，while the speed measurement results have a relatively high accuracy, and the flywheel missing teeth pulse signal can meet the accuracy requirements of fuel injection.Key words:crankshaft speed;signal simulation;MATLAB/Simulink;absent teeth signal; signal processing第1章绪论1.1课题研究背景及意义近年来汽车行业发展迅速,汽车行业的新兴技术不断涌现，其中随着计算机电子技术的成熟，电控技术广泛地被应用到汽车中，取代了传统机械控制，不但减小了汽车结构的复杂性，而且也提高了汽车控制的精确性，使得汽更加智能化。
汽车发动机中，燃料供给、起动、点火、冷却系统等都离不开电子控制.而传感器的最主要的作用就是收集各类发动机信号，并且将信号提供给ECU,经过ECU 处理后给出对应的反馈。
各种各样的传感器被安装在发动机上，他们相互协调使发动机各部分互相配合进行工作。
一般电磁感应转速传感器所采集的原始曲轴转速信号中都包含许多干扰信号,需要对原始的转速信号进行处理才可以得到发动机机中有用的信息.因此对传感器采集到的工作信号进行信号处理至过程关重要,这个过程决定着发动机能否正常工作.转速传感器是发动机里面的一个重要传感器,它在发动机工作时，为发动机的ECU提供曲轴转速和各气缸位置的变化信息。
因此曲轴转速信号是发动机工作状况的一个重要体现。
由于各缸依照发火次序不断做功则会导致曲轴瞬时转速呈规律性的波动［1]，通过发动机瞬时转速可以判断出发动机工作时各缸工作不均匀,发动机失火等异常，同时转速信号是发动机控制喷油量、喷油时刻、点火时刻等重要参数的基本依据[2］。
1.2课题研究成果的应用现状目前，研究者对曲轴瞬时转速信号进行了大量的研究分析，并将研究成果应用到了发动机故障的检测中。
M. Montani，N。
Speciale两人人对曲轴速度波形进行小波分析，在时域上提取出及失火有关的频率成分并进行分析，将曲轴转速信号应用到了发动机多缸失火的检测和隔离上面［3］。
王平福等人通过进行电磁感应转速传感器的故障模拟实验，利用曲轴瞬时转速波形，来检查电磁转速传感器故障[2］。
国外的Florin Mocanu和Dinu Taraza两人介绍了利用曲轴瞬时速度来判断单缸柴油机和四缸柴油机的主要燃烧参数的几种技术以及这几种技术的发展情况。
通过这些参数（主要是峰值压力及峰值压力位置或者点火时间和点火延迟）来改变柴油机的喷油策略，提高柴油机在使用替代燃料时的安全性和运行效率［4］。
同样的Ponti，F。
，Ravaglioli，V.，Serra，G.，Stola, F。
提出了利用发动机曲轴转速来测量缸内压力的方法[5］。
将曲轴转速信号应用到测量缸内压力中，无需额外成本，是曲轴转速信号应用的一个典范。
而这些研究都需要用到一个较为可靠的内燃机转速测量结果，所以内燃机转速的测量也就是曲轴转速信号处理的这个过程，在瞬时转速信号的研究可靠性上起到了决定性的作用。
1.3发动机转速信号处理研究状况1.3.1电磁传感器工作原理电磁感应传感器被装在正对飞轮齿的地方并固定在飞轮壳上,当飞轮转动时，传感器头部及齿圈之间的间隙发生变化,随着间隙的改变,电磁感应转速传感器内部线圈的磁通量也随之改变，从而产生一个类似正弦的信号。
转过一个齿便产生一个周期的正弦波[6]。
1.3.2内燃机转速测量方法一.高频计数法对原始的类正弦转速信号进行滤波去除噪声，并将滤完波的转速信号通过整形放大转换成方波信号，每个周期的正弦信号对应一个周期的方波信号.然后对方波信号的每个周期进行高频计数，假设高频计数器的频率为F，计数周期为T，一个周期的方波信号之间的计数值为K，飞轮齿数为Z—2个。
则转速n的表达式可写出n=60/(T×K×Z) r/min 1 飞轮绕一圈，能够得到的速度值为Z个，说明发动机瞬时速度的采样值仅跟飞轮齿数有关，及其他数据无关。