【摘 要】
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转速是发动机工作状态的重要参数之一,转速测量是发动机运行状态监测一个必不可少的环节。发动机内部一般安装有转速传感器,由电子控制单元（ECU）向外部提供转速信息。但在发动机与车辆的排放、能耗、耐久等实验测试中,往往需要快速、便携式的转速测量方法。ECU固定在车辆内部,接口连接不便,且ECU输出转速不宜作为发动机测试时的转速标准。利用发动机振动信号和转速的关系,本文研究了一种基于发动机振动信号的转速测
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转速是发动机工作状态的重要参数之一,转速测量是发动机运行状态监测一个必不可少的环节。发动机内部一般安装有转速传感器,由电子控制单元（ECU）向外部提供转速信息。但在发动机与车辆的排放、能耗、耐久等实验测试中,往往需要快速、便携式的转速测量方法。ECU固定在车辆内部,接口连接不便,且ECU输出转速不宜作为发动机测试时的转速标准。利用发动机振动信号和转速的关系,本文研究了一种基于发动机振动信号的转速测量方法,实现发动机转速的间接测量。主要研究工作内容如下:（1）针对经验小波变换在频谱自适应分割方面的不足,将最大类间方差法（Otsu）和经验小波变换法（EWT）相融合,研究了一种基于最大类间方差经验小波变换（Otsu-EWT）的振动信号基频提取方法,提高了非平稳振动信号基频提取的精度。根据发动机振动信号特征,构建了振动仿真信号,分别采用倒频谱法和OtsuEWT法提取振动信号基频,计算出发动机转速,仿真对比了发动机不同工况下的转速测量。（2）研究了一种基于发动机振动矢量的发动机参数提取方法,实现了发动机缸数和主振动方向的自动识别。发动机振动信号的频率特性与发动机汽缸数量、排列型式以及振动传感器的安装位置密切相关。本方法可以将振动传感器安装在发动机任意位置,利用发动机振动矢量信号,辨识出转速测量模型所需的缸数信息。完成了基于发动机振动矢量的四缸发动机参数提取实验,验证了该方法的可行性。设计了三轴振动信号采集单元,结合TMS320F28335数字信号处理器和上位机软件,搭建了发动机振动信号采集与处理系统。（3）利用研制的转速测量实验装置,完成了发动机转速现场测试实验。采用倒频谱法和Otsu-EWT法在不同转速条件下,分别在单缸、双缸和四缸发动机上进行转速测量实验,并对比了稳态和非稳态两种运行工况。实验结果表明,倒频谱法和Otsu-EWT法在稳态工况下的相对误差均不超过1.5%,在非稳态工况下转速测量的最大相对误差分别为4.78%和2.33%。
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