留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究

王震 蔡金良 秦风 白凯

王震, 蔡金良, 秦风, 等. 汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
引用本文: 王震, 蔡金良, 秦风, 等. 汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
Wang Zhen, Cai Jinliang, Qin Feng, et al. Susceptibility of automotive engine speed sensor to transient electromagnetic pulse[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
Citation: Wang Zhen, Cai Jinliang, Qin Feng, et al. Susceptibility of automotive engine speed sensor to transient electromagnetic pulse[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120

汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究

doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
基金项目: 国防预研项目(30105140302)
详细信息
    作者简介:

    王 震(1991—),男,硕士,研究实习员,从事电子系统电磁环境适应性评估研究;15843136104@163.com

    通讯作者:

    蔡金良(1987—),女,博士,助理研究员,从事电子系统电磁脉冲效应研究;llttkl@163.com

  • 中图分类号: TN97

Susceptibility of automotive engine speed sensor to transient electromagnetic pulse

  • 摘要: 为了研究瞬变脉冲下汽车发动机转速传感器的电磁敏感性,根据转速传感器功能与电磁效应现象提出了其电磁敏感度门限判定依据。以霍尔式转速传感器为研究对象,搭建转速测试平台,采用瞬变脉冲注入方式,分别测试了不同注入端口和不同脉冲重复频率条件下转速传感器的敏感度。试验结果表明:在瞬变脉冲干扰下,转速传感器性能降级具有随机性,失效概率符合正态分布累积分布函数;从电源线注入时传感器敏感度门限明显低于从信号线注入的情况,失效带宽也更窄;随着脉冲重复频率的增大,传感器的敏感度逐渐降低,最终趋于稳定。
  • 图  1  转速传感器示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of speed sensor

    图  2  转速信号

    Figure  2.  Output signal of speed sensor

    图  3  脉冲波形

    Figure  3.  Waveform of a single pulse

    图  4  试验布置

    Figure  4.  Experimental layout

    图  5  喷油和点火时序图

    Figure  5.  Time sequence of oil injection signal and ignition signal

    图  6  转速传感器信号受扰波形

    Figure  6.  Output signals of the speed sensor under electromagnetic interference

    图  7  转速传感器基准位置信号受扰示意图

    Figure  7.  Schematic diagram illustrating the interference of reference signal

    图  8  转速传感器失效比

    Figure  8.  VBreakdown failure rate of speed sensor

    图  9  敏感度与脉冲重复频率的关系

    Figure  9.  Relationship between susceptibility and pulse repetition rate

    表  1  单脉冲注入下转速传感器敏感度门限

    Table  1.   Susceptibility threshold of speed sensor under single EFT injection

    No.test wiresusceptibility threshold /kV
    1signal wire2.9
    2power wire2.4
    下载: 导出CSV
  • [1] 俞集辉, 贾晋, 汪泉弟, 等. 汽车点火系统传导电磁干扰仿真[J]. 重庆大学学报, 2011, 34(1):88-93. (Yu Jihui, Jia Jin, Wang Quandi, et al. The simulation of conducted EMI in the ignition system for automotive[J]. Journal of Chongqing University, 2011, 34(1): 88-93
    [2] 周璧华, 陈彬, 高成. 现代战争面临的高功率电磁环境分析[J]. 微波学报, 2002, 18(1):89-92. (Zhou Bihua, Chen Bin, Gao Cheng. Analysis on high power electromagnetic environment in modern war[J]. Journal of Microwaves, 2002, 18(1): 89-92
    [3] Paletta L, Parmantier J P, Issac F, et al. Susceptibility analysis of wiring in a complex system combining a 3-D solver and a transmission-line network simulation[J]. IEEE Trans Electromagnetic Compatibility, 2002, 44(2): 309-317. doi:  10.1109/TEMC.2002.1003395
    [4] 蔡金良, 孙晓颖, 赵晓晖. 考虑复杂金属设备的车辆发动机舱电磁环境效应分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(4):1360-1367. (Cai Jinliang, Sun Xiaoying, Zhao Xiaohui. Electromagnetic environment effects for automotive engine block with complex metallic equipments[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2016, 46(4): 1360-1367
    [5] 曾德龙. 汽车电子设备电磁损伤机理及损伤阈值研究[D]. 长春: 吉林大学, 2012.

    Zeng Delong. Research on electromagnetic damaging mechanisms and threshold values of electrical equipments on vehicle[D]. Changchun: Jilin University, 2012
    [6] 秦风, 蔡金良, 曹学军, 等. 车辆强电磁脉冲环境适应性研究[J]. 强激光与粒子束, 2019, 31:103203. (Qin Feng, Cai Jinliang, Cao Xuejun. Investigation on the adaptability of vehicle in high-intensity electromagnetic pulse environment[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2019, 31: 103203 doi:  10.11884/HPLPB201931.190233
    [7] 杨生辉, 唐彦峰, 刘祥凯, 等. 核电磁脉冲对车辆装备电控系统辐照效应研究[J]. 军事交通学院学报, 2010, 12(4):46-51. (Yang Shenghui, Tang Yanfeng, Liu Xiangkai, et al. Research on irradiation effects of nuclear electromagnetic pulse to vehicle equipment electronic control system[J]. Journal of Academy of Military Transportation, 2010, 12(4): 46-51 doi:  10.3969/j.issn.1674-2192.2010.04.012
    [8] 李慧梅, 唐彦峰, 刘祥凯, 等. 电磁脉冲武器对车辆装备的损伤效应研究[J]. 装备环境工程, 2010, 7(3):31-34, 55. (Li Huimei, Tang Yanfeng, Liu Xiangkai, et al. Study of destructive effects of electromagnetic pulse weapon on vehicle[J]. Equipment Environmental Engineering, 2010, 7(3): 31-34, 55 doi:  10.3969/j.issn.1672-9242.2010.03.008
    [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(8):186-188. (Mo Fuguang, Liang Yuanfei. Magnetoelectric tachometric transducer on the engine[J]. Equipment Manutacturing Technology, 2014(8): 186-188 doi:  10.3969/j.issn.1672-545X.2014.08.068
    [10] 裴满. 汽油机转速传感器电磁干扰机理与试验研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2007.

    Pei Man. Mechanism and experimental study of electromagnetic interference to gasoline engine speed sensor[D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2007
    [11] IEC 61000-4-4, EMC: Testing and measurement techniques−Electrical fast transient/burst immunity test[S].
    [12] GJB72A-2002, 电磁干扰和电磁兼容性术语[S].

    GJB72A-2002. Terminology for electromagnetic interference and electromagnetic compatibility[S]
    [13] 衣伟亮. 车辆发动机电控系统电磁脉冲效应及加固技术研究[D]. 长春: 吉林大学, 2015.

    Yi Weiliang. Research on electromagnetic pulse effect and strengthening technique of vehicle engine electronic control system[D]. Changchun: Jilin University, 2015
    [14] 王绍銧. 汽车电子学[M]. 北京: 清华大学出版社, 2011.

    Wang Shaoguang. Automotive electronics[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2011
    [15] Camp M, Gerth H, Garbe H, et al. Predicting the breakdown behavior of microcontrollers under EMP/UWB impact using a statistical analysis[J]. IEEE Trans Electromagnetic Compatibility, 2004, 46(3): 368-379. doi:  10.1109/TEMC.2004.831816
  • [1] 乐波, 刘忠, 侯志林, 曹春霞.  车辆点火脉冲对短波电磁环境影响的数值模拟与试验研究 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB202032.190441
    [2] 秦风, 蔡金良, 曹学军, 马弘舸.  车辆强电磁脉冲环境适应性研究 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB201931.190233
    [3] 冯竟超, 王驰, 张浩然, 曾勤, 陈红丽.  基于FLUENT的核热耦合程序反应性反馈参数敏感性 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB201729.160423
    [4] 强胜龙, 尹强, 芦韡, 李庆, 柴晓明.  秦山二期堆芯临界计算中核数据的敏感性分析 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB201729.160433
    [5] 周小兰, 闫丽萍, 刘强, 赵翔, 周海京.  金属腔内场线耦合干扰敏感性 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB201628.023201
    [6] 刘统, 周长林, 周东方, 钊守国, 高其辉.  32位数字信号控制器电磁敏感度分析 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB201527.103210
    [7] 郭飞, 王绍飞, 李秀广, 刘世涛, 孔旭, 谢彦召.  基于渐进圆锥天线的ns前沿电磁脉冲电场传感器 . 强激光与粒子束, doi: 10.11884/HPLPB201527.043201
    [8] 季涛, 罗建书.  电磁耦合实验平台系统线缆束的电磁拓扑分析 . 强激光与粒子束, doi: 10.3788/HPLPB201426.023201
    [9] 陈锦, 刘小龙, 燕有杰, 李鹏辉, 蒋廷勇.  小型短电磁脉冲传感器 . 强激光与粒子束, doi: 10.3788/HPLPB20122412.2797
    [10] 任军学, 李娟, 仇钎, 汤海滨, 温正.  离子发动机交换电荷离子返流的粒子模拟 . 强激光与粒子束,
    [11] 仇钎, 刘宇, 任军学, 汤海滨, 钟凌伟, 温正, 李娟.  图形处理器并行计算用于离子发动机粒子模拟 . 强激光与粒子束,
    [12] 辛佳祺, 李名加, 康强.  高变比螺线空芯脉冲变压器 . 强激光与粒子束,
    [13] 贾少霞, 王海兴, 陈熙, 潘文霞, 汤海滨.  低功率氩电弧加热发动机的数值模拟 . 强激光与粒子束,
    [14] 孙蓓云, 陈向跃, 翟爱斌, 毛从光.  直流固态继电器电磁脉冲失效模式实验研究 . 强激光与粒子束,
    [15] 刘畅, 汤海滨, 顾佐, 江豪城.  单链表在离子发动机光学系统粒子模拟中的应用 . 强激光与粒子束,
    [16] 王红英, 刘红军, 熊红军, 朱少岚, 赵卫, 王屹山, 陈国夫.  用于OPCPA高展宽比的展宽器 . 强激光与粒子束,
    [17] 高松信, 魏彬, 吕文强, 武德勇, 邵冬竹, 左蔚.  高功率二极管激光器失效特性研究 . 强激光与粒子束,
    [18] 吴晓庆, 饶瑞中, 王英俭, 龚知本.  一维大气边界层光学折射率结构常数数值模式的敏感性分析 . 强激光与粒子束,
    [19] 余稳, 蔡新华, 黄文华, 刘国治.  二极管失效和烧毁阈值与电磁波参数关系 . 强激光与粒子束,
    [20] 谢彦召, 焦杰, 郑振兴.  瞬态电磁场测试的无源电光式传感器 . 强激光与粒子束,
  • 加载中
图(9) / 表ll (1)
计量
  • 文章访问数:  56
  • HTML全文浏览量:  28
  • PDF下载量:  3
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-13
  • 修回日期:  2020-06-16
  • 网络出版日期:  2020-06-25

汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究

doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
    基金项目:  国防预研项目(30105140302)
    作者简介:

    王 震(1991—),男,硕士,研究实习员,从事电子系统电磁环境适应性评估研究;15843136104@163.com

    通讯作者: 蔡金良(1987—),女,博士,助理研究员,从事电子系统电磁脉冲效应研究;llttkl@163.com
  • 中图分类号: TN97

摘要: 为了研究瞬变脉冲下汽车发动机转速传感器的电磁敏感性,根据转速传感器功能与电磁效应现象提出了其电磁敏感度门限判定依据。以霍尔式转速传感器为研究对象,搭建转速测试平台,采用瞬变脉冲注入方式,分别测试了不同注入端口和不同脉冲重复频率条件下转速传感器的敏感度。试验结果表明:在瞬变脉冲干扰下,转速传感器性能降级具有随机性,失效概率符合正态分布累积分布函数;从电源线注入时传感器敏感度门限明显低于从信号线注入的情况,失效带宽也更窄;随着脉冲重复频率的增大,传感器的敏感度逐渐降低,最终趋于稳定。

English Abstract

王震, 蔡金良, 秦风, 等. 汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
引用本文: 王震, 蔡金良, 秦风, 等. 汽车发动机转速传感器瞬变脉冲敏感性研究[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
Wang Zhen, Cai Jinliang, Qin Feng, et al. Susceptibility of automotive engine speed sensor to transient electromagnetic pulse[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
Citation: Wang Zhen, Cai Jinliang, Qin Feng, et al. Susceptibility of automotive engine speed sensor to transient electromagnetic pulse[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
  • 如今,为了有效提升车辆动力性和燃油经济性,发动机电控系统已经得到了广泛的应用。但是汽车点火系统和大量开关器件在工作时产生高电压瞬态脉冲,对车辆电子器件有明显电磁干扰[1]。与此同时,随着电磁脉冲技术的发展和应用,车辆外部空间电磁干扰强度也越来越高[2]。这些干扰脉冲普遍具有上升沿快、能量高、覆盖频段宽的特点。日益复杂的车内外电磁环境使车辆电控系统的可靠性面临着挑战,车辆电控系统电磁脉冲效应研究得到了众多学者的关注[3-7]

    车辆关键电子设备的电磁敏感性研究是车辆电磁环境适应性提升的重要基础。发动机电控系统包括电控单元、传感器和执行器,电控单元对传感器采集的信号进行计算后向执行器发出指令,使发动机处在最佳工况状态。其中,喷油控制和点火控制是发动机运转中最重要的两个控制过程,用以确定发动机喷油脉宽、喷油正时和点火时刻。发动机转速信号是计算以上三个参量的重要基础数据[8],故发动机转速传感器是这两个控制过程中的关键电子设备,若转速传感器受干扰失效,发动机将无法正常工作[9]。裴满研究了汽车发动机转速传感器的电磁干扰机理,实验获得了外加恒定磁场条件下传感器信号误触发的磁场强度门限值[10],证明了转速传感器是电磁敏感设备。然而,目前鲜有转速传感器对瞬变脉冲敏感性的相关研究,通过开展转速传感器瞬变脉冲下典型效应现象和效应规律研究,可为车辆电磁兼容和电磁防护设计提供支撑。

    发动机转速传感器包括曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器。一般情况下,同一发动机的曲轴转速传感器和凸轮轴转速传感器是相同的,分别测试曲轴转速和凸轮轴转速。二者功能上互为备份,若同时失效直接导致发动机熄火。本文基于自研的转速传感器注入试验平台,对某型转速传感器开展电磁脉冲注入试验研究,并根据转速传感器的功能与电磁效应现象提出将信号电平翻转作为该传感器电磁敏感度门限判定依据。试验发现转速传感器在电磁脉冲干扰下的效应具有随机性,进一步,通过大量试验分别获取了在电源线和信号线注入电磁干扰情况下转速传感器的电磁敏感度和失效比分布,对比发现在电源线注入干扰时传感器更易受影响,电磁敏感度门限约为2.4 kV。此外,研究了瞬变脉冲重复频率为1 Hz~600 kHz范围内变化时传感器的敏感度,结果表明随着脉冲重复频率的增大,传感器的敏感度逐渐降低,最终趋于稳定。

    • 常见发动机转速传感器有磁电式和霍尔式两种,本文以霍尔式转速传感器为研究对象。霍尔式转速传感器内置永磁体、霍尔元件和信号调理电路。转速传感器通过传感器和信号盘间的相互作用来实现转速测量,传感器与信号盘的安装示意图如图1所示。信号盘一般为齿盘式,通常在60齿的圆盘上切掉2个齿,形成在圆周上均匀间隔的57个小齿缺和1个大齿缺。霍尔元件在永磁体产生的磁场作用下输出稳态电压,信号盘的凸齿和缺齿交替通过传感器磁头时磁场强度发生周期性变化,霍尔元件输出电压也变为周期性信号,该信号经放大、整形后成为转速传感器输出的方波信号。

      图  1  转速传感器示意图

      Figure 1.  Schematic diagram of speed sensor

      根据转速传感器工作原理,设计带有大缺齿的模拟转速信号盘,搭建转速传感器工作状态模拟平台。将转速传感器固定在信号盘侧面,信号盘转动时,传感器即可检测到转速信号,信号盘转速为1000 r/min时的转速信号如图2所示。

      图  2  转速信号

      Figure 2.  Output signal of speed sensor

    • 参照IEC61000-4-4标准,以群脉冲发生器为激励源搭建转速传感器注入试验平台[11]。脉冲波形上升沿5 ns、脉宽50 ns,如图3所示。以电容耦合夹为耦合装置,将传感器受试线缆放在电容耦合夹内,电压脉冲通过电容耦合方式注入到受试线缆上。试验过程中,实时观测瞬变脉冲干扰下转速传感器的信号波形。此外,除了参考地和转速传感器的线缆外,电容耦合夹与其他导体的距离应大于0.5 m,非受试线缆尽量与耦合夹轴向保持垂直,避免感应电磁干扰,试验布置如图4所示。

      图  3  脉冲波形

      Figure 3.  Waveform of a single pulse

      图  4  试验布置

      Figure 4.  Experimental layout

    • 电磁敏感性是指设备、器件或系统因电磁干扰可能导致工作性能降级的特性[12]。发动机转速传感器功能正常对发动机高效运转至关重要。发动机转速传感器发送转速信号至电控单元,电控单元采用脉冲计数的方式计算出发动机转速信息,在此基础上结合发动机进气量计算出每汽缸理想燃油质量,再通过喷油器标定数据计算出喷油脉宽和喷油正时。此外,电控单元根据发动机转速信息,查表获得点火提前角,通过基准位置信号判断活塞位置是否将达到气缸上止点,进而确定点火时刻。图5以四缸四冲程发动机为例,给出了转速信号与第1缸喷油和点火时序的关系[13]。由此可见,转速信号的脉冲电压、脉冲数和基准信号的脉冲宽度是表征转速传感器功能状态的关键要素。

      图  5  喷油和点火时序图

      Figure 5.  Time sequence of oil injection signal and ignition signal

      实测的传感器端口耦合干扰波形呈类阻尼振荡形式,干扰上升沿约为5 ns,持续时间近100 ns,具体波形如图6(a)中插图所示。通过转速传感器瞬变脉冲注入测试发现:当施加的瞬变脉冲幅值较小时,干扰脉冲只是叠加在转速传感器信号上(如图6(a)所示),对传感器的性能未造成影响;随着注入瞬变脉冲幅值的增加,转速信号发生电平翻转(如图6(b)所示),转速传感器性能出现降级。

      图  6  转速传感器信号受扰波形

      Figure 6.  Output signals of the speed sensor under electromagnetic interference

      干扰脉冲作用在转速传感器基准位置信号上时(如图7所示),电控单元将无法判别活塞位置信息,喷油正时和点火时刻计算出错,导致喷油信号和点火信号缺失,造成1缸失火,发动机输出功率不稳出现喘振。若转速传感器在一个冲程循环周期多次受到脉冲干扰出现信号电平翻转,电控单元计算出的转速信息势必会出错,导致喷油量计算错误,燃油喷射过多或过少,发动机会出现动力不足或尾气排放不合格的情况,严重情况下可导致发动机熄火。

      图  7  转速传感器基准位置信号受扰示意图

      Figure 7.  Schematic diagram illustrating the interference of reference signal

      综上所述,转速信号出现电平翻转会对转速传感器功能造成影响,使电控单元无法有效获取发动机转速信息和活塞位置信息,可造成发动机喷油和点火异常,发动机出现喘振甚至熄火。因此,将转速信号电平翻转作为传感器性能降级的判断依据,把造成此电平翻转的最小脉冲峰值电压作为转速传感器的敏感度门限。

    • 分别从信号线和电源线对转速传感器进行干扰注入试验,单脉冲注入条件下,由小到大改变脉冲电压峰值,直到传感器信号电平出现翻转。通过试验获得传感器敏感度门限,如表1所示。该型号转速传感器从信号线注入时敏感度门限为2.9 kV,从电源线注入时敏感度门限为2.4 kV。

      表 1  单脉冲注入下转速传感器敏感度门限

      Table 1.  Susceptibility threshold of speed sensor under single EFT injection

      No.test wiresusceptibility threshold /kV
      1signal wire2.9
      2power wire2.4

      在电源线注入干扰的条件下,传感器的敏感度门限明显较小,这与霍尔转速传感器的工作原理有关。霍尔元件为有源器件,其输出电压公式为[14]

      $$V = {R_{\rm{H}}}IB{d^{ - 1}}$$ (1)

      式中:$V$为霍尔元件输出电压;${R_{\rm{H}}}$为霍尔元件材料常数;$I$为电源提供给霍尔元件的电流;$B$为永磁体产生的空间磁场;$d$为霍尔元件材料厚度。当脉冲从电源线注入时,流过霍尔元件的电流瞬间增大,导致霍尔元件输出电压瞬间变化,经调理电路放大整形后,传感器输出信号电平发生翻转。当脉冲从信号线注入时,脉冲直接作用在传感器调理电路上。而霍尔元件比调理电路更为敏感,因此从电源线注入时,转速传感器的敏感度门限较低。

    • 在试验过程中发现,传感器敏感度测试结果具有随机性。为了更好地分析转速传感器电磁敏感性,引入失效比(BFR)和失效带宽(BB)来描述瞬变脉冲峰值电压与传感器敏感度间的关系[15]。失效比定义为

      $$ {R_{{\rm{BF}}}}={N_{{\rm{breakdown}}}}/{N_{{\rm{pulse}}}} $$ (2)

      式中:${N_{{\rm{breakdown}}}}$为传感器信号电平翻转次数;${N_{{\rm{pulse}}}}$为施加的脉冲总数。传感器失效带宽为传感器BFR从5%到95%之间对应的脉冲峰值电压区间。

      通过大量重复试验获得转速传感器的失效比曲线,如图8所示。在信号线和电源线注入脉冲干扰时,转速传感器失效比曲线均符合正态分布累积分布函数。在信号线注入脉冲时,传感器失效比符合$\mu = 4.25$ kV,标准差$\sigma = 0.78$ kV的正态分布累积分布函数,失效带宽为2.6 kV。在电源线注入脉冲时,传感器失效比符合$\mu = 3.2$ kV,标准差$\sigma = 0.48$ kV的正态分布累积分布函数,失效带宽为1.4 kV。可以看出,在电源线注入脉冲时,传感器更加敏感,而且传感器失效的电压范围也更窄。

      图  8  转速传感器失效比

      Figure 8.  VBreakdown failure rate of speed sensor

    • 为了进一步研究脉冲重复频率对转速传感器敏感度的影响,进行了多脉冲注入试验。在预设的脉冲重复频率条件下,由高到低改变脉冲电压峰值,记录各重复频率点传感器信号电平100%翻转时对应的最小脉冲峰值电压,获得传感器敏感度与脉冲重复频率的关系,如图9所示。

      图  9  敏感度与脉冲重复频率的关系

      Figure 9.  Relationship between susceptibility and pulse repetition rate

      在传感器信号线注入瞬变脉冲时,脉冲重复频率小于120 kHz的情况下,传感器敏感度基本保持不变;脉冲重复频率在120~160 kHz之间时,传感器敏感度陡然降低,这与传感器内部调理电路特性有关;脉冲重复频率增大到400 kHz以后,敏感度趋于稳定。从传感器电源线注入瞬变脉冲时,敏感度随脉冲重复频率的增大而降低,400 kHz后趋于稳定。在脉冲重复频率较低时,EFT对霍尔器件电流的影响随着重复频率的增大而增大,进而导致传感器敏感度降低。随着脉冲重复频率继续增大,EFT对霍尔器件电流的影响趋于稳定,故传感器的敏感度不再随着脉冲重复频率增大而发生明显变化。

    • 本文以某型汽车发动机转速传感器为研究对象,根据传感器功能提出信号电平翻转作为其性能降级的判据,通过大量试验获得霍尔式转速传感器的敏感度门限及失效比分布。试验结果表明,从电源线注入脉冲时传感器更易受到干扰;传感器的失效比曲线符合正态分布累计分布函数;转速传感器瞬变脉冲敏感度整体上随着脉冲重复频率的增大而降低,最终趋于稳定。

      转速传感器作为发动机电控系统最为关键的传感器,在瞬变脉冲干扰下的性能降级将导致电控单元无法有效获取发动机转速信息和活塞位置信息,从而导致喷油和点火异常,进而使发动机喘振甚至熄火。霍尔转速传感器的霍尔元件是关键敏感器件、连接线缆是主要的干扰耦合通道,因此根据干扰脉冲的特征、传感器的敏感度门限和失效比,选择合适的干扰抑制电路和屏蔽技术,可提升转速传感器的抗干扰能力。此外,通过优化发动机电控系统的容错机制可以进一步降低转速瞬变脉冲对转速传感器功能的影响。本文研究获取的转速传感器敏感度门限和失效比对车辆电磁防护指标的分解细化具有重要参考价值,为车辆电磁防护设计提供了有力支撑。

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回