发动机燃烧测量的扭矩信号具有很强的动态性,这是因为气缸在工作循环过程中会产生振动和晃动。这些动态周期性的振荡转矩分量会叠加到实际扭矩测量中。
CASMA 滤波器 (曲轴转角采样移动平均线) 采用转角机制并且和时间无关。其自动响应转速变化。这个滤波器不在时域下工作,而是和转角同步。
本文将介绍 CASMA 滤波器在 HBM TIM-PN, TIM-EC 和 PMX 信号调理系统下如何工作。
采用 CASMA 滤波器进行扭矩测量 - 诀窍与技巧
发动机燃烧测量的扭矩信号具有很强的动态性,这是因为气缸在工作循环过程中会产生振动和晃动。这些动态周期性的振荡转矩分量会叠加到实际扭矩测量中。
CASMA 滤波器 (曲轴转角采样移动平均线) 采用转角机制并且和时间无关。其自动响应转速变化。这个滤波器不在时域下工作,而是和转角同步。
本文将介绍 CASMA 滤波器在 HBM TIM-PN, TIM-EC 和 PMX 信号调理系统下如何工作。
为了确保可靠的控制,噪声信号必须经过过滤或平滑。比较熟悉的滤波器包括贝塞尔或巴特沃斯滤波,其特性是与时间同步,并且是低通滤波器。
CASMA 滤波器 (曲轴转角采样移动平均线) 采用转角机制并且和时间无关。其自动响应转速变化。
TIM-EC 和 TIM-PN 扭矩接口模块内置 web server. 通过基于浏览器的软件你可以进行 CASMA 滤波器相关设定。
所需的滤波器参数通过HTML页面中输入并进行合理性检查。CASMA 滤波器设定通过点击 "Units and filters" 菜单来完成。
参数化特性 | 功能 |
Angle divider | 降低角度分辨率,这样在相同窗口宽度下允许更高的转速。 |
Angle range (degrees) | 超过移动均线角度范围 (窗口宽度) |
Pseudo speed (rpm) | 生成的伪脉冲或伪速度。否则,过滤器将停止工作,测量值将冻结。 |
信息区域特征函数 | 功能 |
Maximum rotational speed (rpm) | 角度脉冲必须小于扭矩测量采样率。否则均值将通过相同测量值形成。 |
Pulses per revolution | 来自于增量数并分析。采用正交分析,角度分辨率将会翻番。 |
Angular resolution in degrees | 通过每转和分频器的脉冲数来计算 |
Number of averaged values | 计算用于形成移动均值的测量值数量 |
在分析类中,创建一个新的 “旋转同步滤波器” 计算通道。
窗口宽度可以通过对旋转角度的扰动周期来测量(见截屏)。在这个案例中,每 720° 为一个扰动周期。
理论值推导: 最大转速 = 分辨率 * 总体更新率 / 6.
实际上,你应该使用理论上最大转速值的 10〜20%。
分辨率 | 19,200 Hz 整体更新率下的最大转速 | 38,400 Hz整体更新率下的最大转速 |
1° | 3200 rpm | 6400 rpm |
2° | 6400 rpm | 12,800 rpm |
4° | 12,800 rpm | 25,600 rpm |
6° | 19,200 rpm | 38,400 rpm |
8° | 25,600 rpm | 51,200 rpm |
转速倍数在窗口宽度下的限制:
窗口宽度 | 倍数 |
90° | 4, 8, 12, … |
120° | 3, 6, 9, … |
180° | 2, 4, 6, … |
360° | 1, 2, 3, … |
720° | 0, 5, 1, 1, 5, … |
注意:如果在源信号中的任何一个是无效的,该输出信号也将是无效的。
未滤波信号 (红), 采用 CASMA 滤波的扭矩信号 (绿色).
可以清晰地看出 CASMA 滤波器对于发动机扭矩测量具有优异的稳定性。滤波宽度越大,结果越好。
在这个简单案例中, PMX 用于功率P[W], 转速 n [1/s] 和加速度[1/s²] 分析, 包括扭矩 M [Nm] 和相应的 CASMA 滤波。 计算通道如下面截图所示。信号在 catman 中显示。
功率:
角速度:
角加速度:
重要: 对于所有的转速计算 n 必须从每分钟转速转换到没秒转速,也就是除以 60。.
请参考以下采用 catman 显示的截图。括号中的颜色是指曲线的颜色. 信号包括以下通道:
扭矩 M (红色):
扭矩 M (红色):
CASMA 滤波 (绿色):
功率 P (黄色):
转速 n (橙色):
转角加速度 (蓝色):