渦輪增壓器作為一種高效、節(jié)能的環(huán)保型產(chǎn)品在現(xiàn)代汽車中得到了越來越多的應(yīng)用。作為渦輪增壓器研制、測試中的轉(zhuǎn)速測量裝置，德國ACAM公司的PICOTURN系列產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)外的眾多車廠得到了廣泛應(yīng)用。PICOTURN的最新一代PT2G系列產(chǎn)品，相對于前一代產(chǎn)品的集成度更高，應(yīng)用更靈活。

PICOTURN的轉(zhuǎn)速測量原理

PICOTURN是專門測量發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器轉(zhuǎn)速的裝置，它包括傳感器和控制器兩個(gè)主要部分。傳感器鐵芯線圈放在一個(gè)M5螺紋套筒中，安裝于壓氣機(jī)外殼上，如圖1所示。

PICOTURN的測量是基于電渦流探測原理。在傳感器線圈上加一個(gè)1MHz的脈沖電信號，線圈產(chǎn)生變化的磁場，當(dāng)有葉片靠近傳感器時(shí)，葉片在變化磁場中會(huì)出現(xiàn)渦流效應(yīng)，這個(gè)渦流反過來又對傳感器線圈的阻抗有削弱作用，而傳感器位于兩個(gè)葉片中間的空隙時(shí)則沒有此現(xiàn)象。PICOTURN基于時(shí)間測量的技術(shù)能夠精確測量出傳感器線圈阻抗的變化，測量數(shù)據(jù)經(jīng)DSP計(jì)算后便得到單位時(shí)間內(nèi)通過傳感器的葉片個(gè)數(shù)，從而換算出葉輪的轉(zhuǎn)速。

與光學(xué)檢測方法相比，PICOTURN的電感式檢測方法不受灰塵、油漬等雜質(zhì)的影響。與全模擬的感應(yīng)葉片計(jì)數(shù)系統(tǒng)相比，全數(shù)字化的PICOTURN產(chǎn)品則更具魯棒性，而且更加易用，經(jīng)濟(jì)成本更低。

PICOTURN系統(tǒng)組成

PICOTURN第二代產(chǎn)品PT2G包括智能傳感器組件和控制箱組件兩部分，如圖2所示。智能傳感器組件自帶ASIC信號處理模塊，直接輸出頻率與渦輪增壓器轉(zhuǎn)速成正比的數(shù)字脈沖信號。控制箱組件則提供了面板數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)速和通過RS232接口輸出實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速兩種選擇。

圖2 智能傳感器組件和控制箱組件

由于傳感器連接線上自帶了信號處理模塊，它能夠?qū)鞲衅骶€圈的信號進(jìn)行就地處理后直接輸出數(shù)字脈沖信號，這樣就減少了模擬信號在長導(dǎo)線中受干擾的機(jī)會(huì)，確保測量準(zhǔn)確度。傳輸數(shù)字脈沖信號的導(dǎo)線可以很長，以方便控制箱在不同位置的安裝。ACAM 提供3 米、5 米、10 米三種規(guī)格的連接電纜用于連接傳感器與控制器。

為適應(yīng)不同的渦輪增壓器外殼條件，ACAM 還提供一系列帶有不同規(guī)格螺紋套筒的傳感器，分別有不同的螺紋和套筒長度，如圖3 表格。

PICOTURN 的輸出模式

PICOTURN 能夠測量390rpm“400000rpm 的渦輪增壓器轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)通過數(shù)字脈沖、模擬電壓和RS232 等方式向數(shù)據(jù)記錄儀提供轉(zhuǎn)速輸出，同時(shí)也可本地實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)速信息。

PT2G 的智能傳感器組件輸出數(shù)字脈沖信號。在傳感器位置每通過一個(gè)葉片，傳感器的輸出電平就跳變一次，因此輸出脈沖的頻率為葉片通過頻率的二分之一。

圖3 PT2G 智能傳感器系列

PICOTURN 的輸出模式

PICOTURN 能夠測量390rpm”400000rpm 的渦輪增壓器轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)通過數(shù)字脈沖、模擬電壓和RS232 等方式向數(shù)據(jù)記錄儀提供轉(zhuǎn)速輸出，同時(shí)也可本地實(shí)時(shí)顯示轉(zhuǎn)速信息。

PT2G 的智能傳感器組件輸出數(shù)字脈沖信號。在傳感器位置每通過一個(gè)葉片，傳感器的輸出電平就跳變一次，因此輸出脈沖的頻率為葉片通過頻率的二分之一。

PT2G控制箱有PT2G-BD和PT2G-BX兩個(gè)型號，這兩種控制箱都向外提供數(shù)字和模擬兩種輸出接口。數(shù)字輸出接口提供脈沖電平信號，渦輪增壓器每轉(zhuǎn)一圈輸出一個(gè)脈沖。模擬輸出接口提供0.5V“4.5V之間的模擬電壓信號來表示從0到滿負(fù)荷的轉(zhuǎn)速，步長80000rpm/V。此外，PT2G-BD還提供面板LED直接顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速；PT2G-BX提供RS232接口將轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)輸出給其他設(shè)備。控制箱面板上有撥碼開關(guān)可以設(shè)置壓氣機(jī)葉輪的葉片數(shù)量，以便用傳感器輸出脈沖來換算出轉(zhuǎn)速。

由于PT2G智能傳感器輸出數(shù)字脈沖信號，因此通過對此脈沖計(jì)數(shù)以及簡單的計(jì)算便可得到渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速信息，這大大增加了智能傳感器應(yīng)用的靈活性。除了與ACAM自己的控制箱連接外，PT2G的智能傳感器還可以直接與其他廠家的設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，例如與ETAS公司的ES441模塊連接則可將轉(zhuǎn)速信息送到以太網(wǎng)上；與IPETRONIK公司的M-FRQ模塊互聯(lián)則可將轉(zhuǎn)速信息送到CAN總線上去。

PICOTURN傳感器的安裝

傳感器安裝在壓氣機(jī)殼體上與葉輪垂直，如圖1。傳感器與葉輪的最大距離與葉片的形狀和厚度有關(guān)，一般0.6mm厚的葉片最大距離約為1mm。為了傳感器安裝時(shí)的方便，PT2G控制箱面板上提供了一個(gè)LED用于判斷安裝時(shí)傳感器與葉輪之間的距離，通過簡單觀察LED顯示的顏色便可判斷其與葉輪之間的距離是否在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。PICOTURN在測量時(shí)還可通過該LED的指示得到系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)信息。

結(jié)語

PICOTURN系列產(chǎn)品以其使用的便利性和優(yōu)異的測量性能，成為渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)測試的有力工具，已經(jīng)被大眾、寶馬、奔馳、東風(fēng)康明斯等眾多知名品牌所采用。ACAM公司中國區(qū)總代理世強(qiáng)電訊將為該產(chǎn)品提供全面技術(shù)支持。

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