CN106996457B - 润滑系统监控总成和方法 - Google Patents

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Abstract

一种示例性监控总成包括传感器，该传感器当润滑剂储存器保持第一量的污染物时提供第一输出，以及当润滑剂储存器保持不同的第二量的污染物时提供不同的第二输出。润滑系统监控控制器可操作地连接到传感器并且配置为响应于第二输出而启动维护模式。

Description

润滑系统监控总成和方法
技术领域
本发明总体上涉及监控车辆内的润滑系统，并且更具体地涉及监控润滑系统的污染物。
背景技术
电动车辆不同于常规机动车辆，原因在于电动车辆使用由牵引电池供电的一个或多个电机来选择性地驱动。电机可以代替内燃发动机或者除了内燃发动机之外附加地驱动电动车辆。示例电动车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。
电动车辆和常规机动车辆都可以利用使润滑剂(例如油)循环通过内燃发动机和其它区域的润滑系统。操作内燃发动机可以抑制水和其它污染物在润滑系统内不期望地积聚。
一些电动车辆以电动模式驱动，而不操作内燃发动机，这可能导致水和潜在地其它污染物在润滑系统内积累。因此，一些电动车辆周期性地启动内燃发动机以抑制水和其它污染物在润滑系统内积累。该方法可能导致内燃发动机的不必要的起动，并且不考虑润滑系统内的润滑剂的质量。
发明内容
一种根据本发明的示例性方面的监控总成除其他外包括传感器，当润滑剂储存器保持第一量的污染物时，传感器提供第一输出，当润滑剂储存器保持不同的第二量的污染物时，传感器提供不同的第二输出。润滑系统监控控制器可操作地连接到传感器，并且配置为响应于第二输出启动维护模式。
在前述监控总成的另一非限制性实施例中，第一量的污染物为名义上不含污染物，第二量的污染物包含一些污染物。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，传感器是光学传感器。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，电动车辆的曲轴箱包括润滑剂储存器。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，电动车辆的油盘包括润滑剂储存器。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，传感器配置为读取保持在润滑剂储存器内的流体的红外频率强度。
在任何前述监视总成的另一非限制性实施例中，第一输出是第一红外频率强度，第二输出是不同的第二红外频率强度。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，控制器配置为响应于传感器提供第二输出达到超过阈值时间段的时间段而启动维护模式。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，维护模式包含启动内燃发动机。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施例中，维护模式包含向操作者传送警报。
在任何前述监控总成的另一非限制性实施方案中，污染物是水。
一种根据本发明的另一示例性方面的监控方法除其他外包括监控保持在润滑剂储存器内的流体的成分以检测污染物。润滑系统监控控制器响应于监控而启动维护模式。
在前述方法的另一非限制性实施例中，润滑系统监控控制器在监控期间接收来自光学传感器的读数。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，读数对应于流体的红外频率强度。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，润滑系统控制器响应于红外频率强度超过阈值红外频率强度达到阈值时间段而启动维护模式。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，方法包括响应于维护模式启动内燃发动机。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，方法包括响应于维护模式发送警报。
在任何前述方法的另一非限制性实施例中，润滑剂储存器在电动车辆内。
附图说明
根据详细描述，所公开的示例的各种特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。伴随详细描述的附图可以简要描述如下：
图1示出了示例电动车辆动力传动系统和润滑系统；
图2示出了包括图1的润滑系统监控总成和动力传动系统的车辆的高度示意图；
图3示出了结合图2的润滑系统监控总成使用的示例传感器的示意图；
图4示出了由图2的系统使用的示例润滑系统监控方法的流程。
具体实施方式
本发明总体上涉及监控车辆内的润滑系统中的污染物。在一些示例中，车辆响应于检测到润滑系统内的污染物而进入维护模式。维护模式可以包括启动内燃发动机。
如图1所示，插电式混合动力电动车辆(PHEV)的动力传动系统10包括具有电池单元18的牵引电池14。动力传动系统10还包括内燃发动机20、马达22和发电机24。马达22和发电机24是电机的类型。马达22和发电机24可以是分离的或具有组合马达-发电机的形式。
在该实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的动力分配动力传动系统。第一和第二驱动系统产生扭矩以驱动一组或多组车辆驱动轮28。第一驱动系统包括发动机20和发电机24的组合。第二驱动系统至少包括马达22、发电机24以及牵引电池14。马达22和发电机24是动力传动系统10的电驱动系统的一部分。
发动机20和发电机24可以通过动力传递单元30(例如行星齿轮组)连接。当然，可以使用其它类型的动力传递单元，包括其他齿轮组和变速器，以将发动机20连接到发电机24。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30是行星齿轮组，行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和行星齿轮架总成36。
发电机24可以由发动机20通过动力传递单元30驱动，以将动能转换为电能。发电机24可替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到连接到动力传递单元30的轴38。
动力传递单元30的环形齿轮32连接到轴40，轴40通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可包括齿轮组，该齿轮组具有多个齿轮46。在其他示例中，可以使用其他动力传递单元。
齿轮46将扭矩从发动机20传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括能够将扭矩传递到车辆驱动轮28的多个齿轮。在该示例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地连接到车轴50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。
马达22可以选择性地用于通过向同样连接到第二动力传递单元44的轴54输出扭矩来驱动车辆驱动轮28。在该实施例中，马达22和发电机24作为再生制动系统的一部分，其中马达22和发电机24都可以用作马达以输出扭矩。例如，马达22和发电机24可以各自输出电力以对牵引电池14的电池单元再充电。
润滑系统56润滑和冷却发动机20。示例润滑系统56包括润滑剂储存器58、泵60和润滑剂路径62。当发动机运行时，泵60使润滑剂64沿着润滑剂路径62在发动机20和润滑剂储存器58之间循环。在一些示例中，替代地或附加地，润滑剂路径62延伸通过动力传动系统10的其他部件，例如靠近动力传递单元30的齿轮。
为了清楚起见，省略了润滑系统56的一些部件。通晓本领域的技术和本发明的益处的人将理解如何使用润滑系统来使润滑剂64循环通过动力传动系统10的部分，例如发动机20。
油是一种示例类型的润滑剂64。可以理解的是，与润滑剂64混合的水和其它污染物是不期望的。例如，水的氢原子可以与其他元素反应以在润滑剂储存器58内形成酸，这可能导致对发动机20的损坏。
现在参照图2并继续参照图1，示例电动车辆68包括润滑系统56和动力传动系统10。电动车辆68是插电式混合动力电动车辆(PHEV)。车辆68的发动机20可以经历延长的不使用时段。例如，在低速通勤或短途通勤期间，可能不需要来自发动机20的动力来驱动车辆68。
车辆68还包括润滑系统监控总成72以监控润滑系统56。如果发动机20较长的时间段不操作，则污染物可能积聚在润滑系统56中。监控总成72可以识别润滑系统56内的污染物，例如液体水。监控总成72可以响应于例如污染物的量超过阈值水平而采取行动。
示例监控总成72包括至少一个传感器74和润滑剂系统监控控制器78。示例控制器78包括处理器80和存储器部分82。处理器80可以被编程为执行存储在存储器部分82中的程序。该程序可以作为软件代码存储在存储器部分82中。在该示例中，传感器74和控制器78一起提供光谱仪。
存储在存储器部分82中的程序可以包括一个或多个附加的或单独的程序，每个程序包括用于实现与润滑系统56中的污染物监控相关联的逻辑功能的可执行指令的有序列表。
控制器78可以是独立的控制器或结合到诸如发动机控制单元(ECU)或动力传动系统控制模块(PCM)的控制模块中。
在该示例中，监控总成72的传感器74监控润滑剂储存器58以检测润滑系统56内的水和其它污染物。示例润滑剂储存器58是油盘。在另一个示例中，润滑剂储存器58是与发动机20相关联的曲轴箱。在另一个示例中，润滑剂储存器58仅仅是润滑剂系统56中蓄积润滑剂64的区域。
现在参照图3并继续参照图2，示例传感器74是包括红外发射器88和红外检测器92的光学传感器。在一些示例中，发射器88是发光二极管(LED)。检测器92是配置为读取接收光束的不同波长的红外频率强度的光电传感器或硅光电二极管。
在该示例中，传感器74安装在润滑剂储存器58附近。润滑剂储存器58保持流体96，在该示例中，流体96包括润滑剂64和污染物98，例如水。
发射器88产生进入流体96的光束B。在该示例中，光的至少一些波长在红外光谱内。润滑剂64和污染物98具有不同的红外吸收频率。也就是说，具有在第一范围内的波长的一些光被润滑剂64吸收。由于存在污染物98，具有在不同的第二范围内的波长的一些光被污染物98吸收。
在该示例中，污染物98具有比润滑剂64更高的红外吸收频率。因此，检测器92接收的光的强度可以在某些波长处变化，这取决于流体96是名义上的润滑剂64还是除了名义上的润滑剂64之外的其他事物，例如润滑剂64和污染物98的混合物。润滑剂64和各种潜在污染物98的红外吸收频率可以通过例如测试或参照表来确定。
没有被润滑剂64或污染物98吸收的光被检测器92接收。然后可以由控制器78分析由检测器92接收的不同波长的光的强度，以评估流体96是否存在污染物98。因此，当流体96名义上是润滑剂64时，控制器78接收到来自检测器92的第一输出，当流体96是润滑剂64和污染物98的混合物时，控制器78接收来自检测器的不同的第二输出。
控制器78可以利用吸收光谱技术来评估流体96是否是名义上的润滑剂64，或者流体96是否是润滑剂64和污染物98的混合物。例如，如果由检测器92接收的第二范围中的波长的强度与由发射器88发射的第二范围中的波长的强度大致相同，则控制器78评估流体96名义上是润滑剂64。然而，如果在由检测器92接收的第二范围内的波长强度比从由发射器88发射的第二范围中的波长的强度减小，则控制器78评估流体96包括一些污染物98。因此，基于由检测器92接收的光，控制器78可以评估流体96名义上是润滑剂64，或者流体96是润滑剂64和污染物98的混合物。
在一些示例中，检测器92包括第一检测器和与第一检测器分离的第二检测器。使用两个检测器尤其可以有助于更准确地确定流体96是否包括污染物98。例如，控制器78可以将来自第一检测器的读数与来自第二检测器的读数进行比较。如果两个检测器在一些设定的时间段(例如120分钟)内向控制器78报告类似的读数，并且这些读数指示流体96包括一些污染物98，则控制器78可以启动维护模式。
在一些具体示例中，润滑剂64是具有约1,200cm-1的红外吸收频率的油。作为污染物98的示例类型的液体水具有范围从约3,700-3,100cm-1的红外吸收频率。因此，如果流体96名义上是润滑剂，则由检测器92接收的针对1,200cm-1频率的光的强度将相对于发射器88处的强度降低。然而，如果流体96包括润滑剂和污染物，由检测器92接收的光的强度相对于发射器88处的强度将在1,200cm-1和3,700-3,100cm-1频率处都降低。
控制器78可以被编程为在设定时间(例如30秒)内记录由检测器92接收的红外频率强度的多个读数。在设定时间内，控制器78可以接收由检测器92接收的红外频率强度的六十个读数，然后平均六十个读数以建立设定时间的平均红外频率强度。控制器78然后基于设定时间的平均红外频率强度而不是红外频率强度的单个读数来评估流体96是否包括污染物98。
控制器78可以被编程为，当红外频率强度的读数指示流体96包括污染物98并且读数持续阈值时间段时，例如六十分钟，则评估流体96包括污染物98。如果读数不持续阈值时间段，则读数被解释为异常或者意味着流体96不包括处于需要校正动作的水平的污染物98。
由于例如操作者改变流体96或发动机20运行并将流体96加热到使污染物98沸腾出流体96的温度(水为212华氏度)，读数可以不持续阈值时间段。
控制器78可以包括内部倒计时定时器以跟踪阈值时间段。计时器响应于指示流体96包括污染物98的读数而启动。如果指示流体96包括污染物98的读数停止，则计时器复位。
当评估流体96是否包括污染物98时，控制器78还可以使用其他变量。例如，控制器78可以评估流体96的液位是否已经改变或保持相同达设定的时间段(例如三个月)，这可以指示流体96是否已经改变。如果流体96已经改变，则污染物98的存在不太可能。
在该示例中，控制器78基于来自检测器92的读数来评估流体96包括污染物98。如果控制器78还评估流体96的液位没有增加或减少(例如±5％)，控制器78启动维护模式。
在一些示例中，控制器78可以平均由检测器92在各种波长处接收的光的强度。控制器78然后将平均值与保存在控制器78的存储器部分82中的阈值红外强度进行比较。如果平均值超过阈值红外强度，则控制器78评估流体96包括一些污染物98。
响应于控制器78评估流体96内存在污染物98，控制器78可以使动力传动系统10、电动车辆68或两者进入维修模式。
在一些示例中，进入维护模式启动发动机20。操作发动机20可以烧掉流体96内的污染物98。控制器78可以保持在维护模式下操作，直到控制器78确定污染物98不再存在。
在另一个示例中，进入维护模式启动对车辆68的操作的警报。警报可以是车辆68的车厢内的文本消息或光学照明来通知车辆68的操作者：流体96包括一些污染物98。响应于该警报，操作者可以例如改变润滑系统56内的流体96。
润滑监控总成72的其它示例可以利用除了光谱学以外的技术来识别流体96是否包括污染物98。
现在参照图4并继续参照图1和图2，由控制器78利用的示例润滑监控方法100包括监控润滑系统56内的流体96的污染物的步骤110。
在步骤120，如果流体不包含污染物，则方法100返回到步骤110的监控。在步骤120，如果流体确实包含污染物，则方法100移动到步骤130。
在步骤130，方法100进入维护模式。在步骤130之后，示例方法100返回到步骤110。
所公开的示例的特征包括监控润滑系统的污染物并且可以响应于检测到的污染物启动维护模式的系统。因此避免了内燃发动机的不必要的启动。
前面的描述本质上是示例性的而不是限制性的。对所公开的示例的变化和修改对于本领域技术人员来说可以变得显而易见，其不一定偏离本发明的本质。因此，给予本发明的法律保护的范围只能通过研究所附权利要求来确定。

Claims (12)

1.一种监控总成，包含：
传感器，当润滑剂储存器保持第一量的污染物时，所述传感器提供第一输出，以及当所述润滑剂储存器保持不同的第二量的污染物时，所述传感器提供不同的第二输出；以及
润滑系统监控控制器，所述润滑系统监控控制器可操作地连接到所述传感器并且配置为响应于所述第二输出而启动维护模式，所述维护模式包括启动内燃发动机，
其中所述传感器是光学传感器，所述光学传感器包括检测器，其中所述润滑系统监控控制器配置为计算由所述检测器接收到的各种波长的光的平均强度，并且进一步配置为当评估是否要启动所述维护模式时将所述平均强度与至少一个阈值红外强度进行比较。
2.根据权利要求1所述的监控总成，其中所述第一量的污染物为名义上不含污染物，并且所述第二量的污染物包含一些污染物。
3.根据权利要求1所述的监控总成，其中所述检测器是第一检测器，所述光学传感器还包括第二检测器，其中所述润滑系统监控控制器配置为将来自所述第一检测器的读数与来自所述第二检测器的读数进行比较并且基于来自所述第一检测器的读数和来自所述第二检测器的读数的比较而启动维护模式。
4.根据权利要求1所述的监控总成，其中电动车辆的曲轴箱包含所述润滑剂储存器。
5.根据权利要求1所述的监控总成，其中电动车辆的油盘包含所述润滑剂储存器。
6.根据权利要求1所述的监控总成，其中所述传感器配置为读取保持在所述润滑剂储存器内的流体的红外频率强度。
7.根据权利要求6所述的监控总成，其中所述第一输出是第一红外频率强度，以及所述第二输出是不同的第二红外频率。
8.根据权利要求7所述的监控总成，其中所述控制器配置为响应于所述传感器提供所述第二输出达到超过阈值时间段的时间段而启动所述维护模式。
9.根据权利要求1所述的监控总成，其中所述光学传感器包括光发射器和所述检测器，其中所述第二输出对应于由所述检测器接收到的光在红外吸收频率范围内的强度相对于在所述光发射器处的光在所述红外吸收频率范围中的强度降低。
10.根据权利要求1所述的监控总成，其中所述维护模式包含向操作者传送警报。
11.根据权利要求1所述的监控总成，其中所述污染物是水。
12.一种监控方法，包含：
监控保持在润滑剂储存器内的流体的成分以检测污染物；
润滑系统监控控制器响应于所述监控而启动维护模式；以及
响应于所述维护模式而启动内燃发动机，
其中所述润滑系统监控控制器在所述监控期间接收来自光学传感器的读数，
其中所述光学传感器包括检测器，其中所述润滑系统监控控制器被配置为计算由所述检测器接收到的各种波长的光的平均强度，并且进一步配置为当评估是否要启动所述维护模式时将所述平均强度与至少一个阈值红外强度进行比较。
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