CN112128264B - 一种离合器的老化检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车离合器的检测技术领域，尤其涉及一种离合器的老化检测方法，预先在离合器上安装一位置传感器，用于采集离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；还包括以下步骤：处理器读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及位移信号；处理器根据飞轮扭矩、发动机转速计算出离合器当前的传递扭矩；处理器结合位移信号计算出离合器于同一位置上的传递扭矩的减小量，再根据减小量计算出离合器的磨损老化值。本发明技术方案的有益效果：提供一种自动检测离合器老化程度的系统及方法，以在不拆卸离合器的情况下，更加准确地判断离合器的老化磨损程度，以便于汽车维护人员及时更换严重老化的离合器，提升汽车的安全性能。

Description

一种离合器的老化检测方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车离合器的检测技术领域，尤其涉及一种离合器的老化检测方法及系统。

背景技术

在采用离合器的汽车中，无论是手动变速器、手自一体变速器或是双离合器变速器，均需要利用离合器来实现传动系统与发动机之间动力的传输及断开。随着汽车使用年限的增加，离合器往往会在其寿命周期内持续磨损老化，在离合器磨损老化之后，其传递扭矩的特性也会产生巨大的变化，对整车操纵性、动力性乃至安全性产生不良的影响。但是，离合器的老化程度与驾驶员的驾驶习惯紧密相连，由于每个汽车驾驶员的驾驶工况及习惯并不相同，导致同一款车型的不同车辆的磨损老化程度也有天壤之别。只能依靠驾驶员自身的经验来估计离合器的磨损老化程度，同时无法有效地根据其磨损老化情况优化操作方式。

因此，针对上述技术问题，本发明提供一种自动检测离合器老化程度的系统及方法，以在不拆卸离合器的情况下，更加准确地判断离合器的老化磨损程度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种离合器的老化检测方法及系统，可以根据处理器采集的发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速结合位移信号计算出离合器的老化程度。

具体技术方案如下：

本发明包括一种离合器的老化检测方法，预先在离合器上安装一位置传感器，用于采集所述离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；还包括以下步骤：

步骤S1，处理器读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及所述位移信号；

步骤S2，所述处理器根据所述飞轮扭矩、所述发动机转速计算出所述离合器当前的传递扭矩；

步骤S3，所述处理器结合所述位移信号计算出所述离合器于同一位置上的所述传递扭矩的减小量，再根据所述减小量计算出所述离合器的磨损老化值。

优选的，所述动力部件包括摇臂，所述位置传感器设置于所述摇臂上或与所述摇臂刚性连接的部件上。

优选的，所述动力部件还包括液压缸，所述位置传感器设置于所述液压缸上。

优选的，在所述步骤S1中，所述处理器通过控制器局域网络读取所述飞轮扭矩和所述发动机转速。

优选的，在所述步骤S2中，在所述离合器打滑的过程中，通过下列公式计算出所述离合器当前的传递扭矩：

N₂＝N₁-(a×I)

其中，

N1用于表示所述发动机输出的飞轮扭矩；

N2用于表示所述离合器当前的传递扭矩；

a用于表示发动机转速的加速度；

I用于表示所述发动机的转动惯量。

优选的，所述位移传感器为霍尔式位移传感器或差动变压位移传感器。

本发明还包括一种离合器的老化检测系统，包括：

一位置传感器，设置于离合器上，用于采集所述离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；

一处理器，分别连接车辆控制器和所述位置传感器，用于读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及所述位移信号，并根据所述飞轮扭矩、所述发动机转速以及所述位移信号计算出所述离合器的磨损老化值。

本发明技术方案具有如下优点或有益效果：本发明提供一种自动检测离合器老化程度的系统及方法，以在不拆卸离合器的情况下，更加准确地判断离合器的老化磨损程度，以便于汽车维护人员及时更换严重老化的离合器，提升汽车的安全性能。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例中的老化检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中的老化检测方法的原理图；

图3为本发明实施例中的位置传感器设置在摇臂上的安装示意图；

图4为本发明实施例中的位置传感器设置在CSC执行器上的安装示意图；

图5为本发明实施例中的霍尔式位置的处理电路图；

图6为本发明实施例中的差动式位置的处理电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种离合器的老化检测方法，预先在离合器上安装一位置传感器，用于采集离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；如图1所示，还包括以下步骤：

步骤S1，处理器读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及位移信号；

步骤S2，处理器根据飞轮扭矩、发动机转速计算出离合器当前的传递扭矩；

步骤S3，处理器结合位移信号计算出离合器于同一位置上的传递扭矩的减小量，再根据减小量计算出离合器的磨损老化值。

具体地，在本实施例中，为离合器安装一个位置传感器，该位置传感器可以连接在离合器的动力部件上，例如摇臂或液压缸，位置传感器能够精确读出离合器的摇臂或液压缸的位移，并形成位移信号反馈给处理器。同时，如图5和图6所示，处理器U1通过汽车的CAN(Control Area Network，控制器局域网络)读取发动机输出在飞轮上的实际扭矩及发动机转速，飞轮扭矩是由发动机根据其进气、喷油、点火等工况计算出来，发动机转速是由发动机根据转速传感器采集得到，目前所有车辆，包括汽油发动机、柴油发动机、混合动力车等的发动机控制单元中均能采集发动机的飞轮扭矩以及发动机转速。如图2所示，通过上述采集的信息，可以根据位移信号反馈的离合器位置及发动机扭矩，能够建立一个检测系统来识别离合器的老化程度，驾驶员无需根据自身经验来判断，通过系统计算处理的磨损老化值也更加准确，当磨损老化值接近预设极限值时，维护人员可以及时根据磨损老化值对离合器进行维修或更换，提高汽车的安全性能。

在一种较优的实施例中，如图3所示，动力部件包括摇臂，位置传感器T设置于摇臂上或与摇臂刚性连接的部件上。

具体地，图3所示包括发动机飞轮1、离合器总成2、连接部件3以及位置传感器T。离合器位置传感器的安装位置，是按照离合器形式的不同来区分。对于纯机械驱动的离合器，无论是拉式还是推式，其离合器的操作均是通过一个摇臂直接驱动与离合器压盘连接的分离轴承，这几个部件之间均采用刚性连接，因此我们将位置传感器设置在摇臂或与摇臂刚性连接的部件上，此时位置传感器的读数将直接反映离合器位置的变化。

在一种较优的实施例中，如图4所示，动力部件还包括液压缸，位置传感器设置于液压缸上。

具体地，对于液压驱动的离合器，我们可以将位置传感器连接在CSC(ConcentricSlave Cylinder，离合器)执行器之上，例如液压缸。图4所示包括发动机飞轮1、离合器总成2、CSC执行器5以及位置传感器T，此时位置传感器的读数代表CSC执行器位置的变化，而CSC执行器位置的变化与离合器位置变化的关系可以由CSC供应商提供，因而位置传感器读数即代表离合器位置变化。

在一种较优的实施例中，位移传感器为霍尔式位移传感器或差动变压位移传感器。

具体地，位置传感器可以选用霍尔式或差动变压位移传感器(LVDT)，选用不同传感器时需选用不同的处理电路以保证信号处理正常。图5和图6分别为霍尔式位移传感器和差动变压位移传感器的处理电路。

在一种较优的实施例中，在步骤S2中，在离合器打滑的过程中，通过下列公式计算出离合器当前的传递扭矩：

N₂＝N₁-(a×I)

其中，

N1用于表示发动机输出的飞轮扭矩；

N2用于表示离合器当前的传递扭矩；

a用于表示发动机转速的加速度；

I用于表示发动机的转动惯量。

具体地，本实施例中通过处理器接收到位移信号以及发动机输出的飞轮扭矩即可计算出离合器的磨损老化值。根据离合器的工作原理，可以得到一个基本的扭矩传递模型，在离合器打滑过程中：

发动机输出的飞轮扭矩-离合器传递扭矩＝飞轮加速度*发动机转动惯量

其中发动机输出的飞轮扭矩及发动机转速已经从CAN网络得知，发动机转动惯量为发动机常量可知，因而当离合器打滑时，我们可以实时采集到离合器当前传递的扭矩；同时，在离合器打滑时，也可以实时采集到离合器的位移。从而，可以建立起一个离合器的位移信号与离合器传递扭矩的简单关系，随着离合器的磨损老化，我们会发现在同样的离合器位置，离合器传递的扭矩将逐渐减小，因而我们可以根据该传递扭矩减小量而计算出一个离合器磨损老化值。

在得到离合器的磨损老化值后，汽车驾驶人员、售后维修人员等均可根据该离合器磨损老化值在不用拆卸离合器的情况下判断离合器磨损老化状况。从而在手动档车辆中驾驶员能据此调整其驾驶动作、在手自一体变速器或双离合器变速器中变速器控制单元能据此调整其控制策略。当离合器的磨损老化值达到一个预设极限值时，即表示该离合器已经完全老化，此时售后维修人员可以据此在不用拆卸离合器的情况下判断离合器已经接近失效并作出更换的决定。

本发明还包括一种离合器的老化检测系统，包括：

一位置传感器，设置于离合器上，用于采集离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；

一处理器，分别连接车辆控制器和位置传感器，用于读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及位移信号，并根据飞轮扭矩、发动机转速以及位移信号计算出离合器的磨损老化值。

具体地，在本实施例中，位置传感器设置在离合器的动力部件上，例如摇臂或液压缸，位置传感器能够精确读出离合器的摇臂或液压缸的位移，并形成位移信号反馈给处理器。同时，处理器通过汽车的CAN网络读取发动机输出在飞轮上的实际扭矩及发动机转速，飞轮扭矩是由发动机根据其进气、喷油、点火等工况计算出来，发动机转速是由发动机根据转速传感器采集得到，目前所有车辆，包括汽油发动机、柴油发动机、混合动力车等的发动机控制单元中均能采集发动机的飞轮扭矩以及发动机转速。通过上述采集的信息，可以根据位移信号反馈的离合器位置及发动机扭矩，能够建立一个检测系统来识别离合器的老化程度，驾驶员无需根据自身经验来判断，通过系统计算处理的磨损老化值也更加准确，当磨损老化值接近预设极限值时，维护人员可以及时根据磨损老化值对离合器进行维修或更换，提高汽车的安全性能。

本发明实施例的有益效果在于：本发明提供一种自动检测离合器老化程度的系统及方法，以在不拆卸离合器的情况下，更加准确地判断离合器的老化磨损程度，以便于汽车维护人员及时更换严重老化的离合器，提升汽车的安全性能。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种离合器的老化检测方法，其特征在于，预先在离合器上安装一位置传感器，用于采集所述离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；还包括以下步骤：

步骤S1，处理器读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及所述位移信号；

步骤S2，所述处理器根据所述飞轮扭矩、所述发动机转速计算出所述离合器当前的传递扭矩；

步骤S3，所述处理器在离合器打滑时，建立离合器的位移信号与离合器传递扭矩的关系，随后结合所述位移信号计算出所述离合器于同一位置上的所述传递扭矩的减小量，再根据所述减小量计算出所述离合器的磨损老化值。

2.根据权利要求1所述的老化检测方法，其特征在于，所述动力部件包括摇臂，所述位置传感器设置于所述摇臂上或与所述摇臂刚性连接的部件上。

3.根据权利要求1所述的老化检测方法，其特征在于，所述动力部件还包括液压缸，所述位置传感器设置于所述液压缸上。

4.根据权利要求1所述的老化检测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述处理器通过控制器局域网络读取所述飞轮扭矩和所述发动机转速。

5.根据权利要求1所述的老化检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在所述离合器打滑的过程中，通过下列公式计算出所述离合器当前的传递扭矩：

N₂＝N₁-(a×I)

其中，

N1用于表示所述发动机输出的飞轮扭矩；

N2用于表示所述离合器当前的传递扭矩；

a用于表示根据所述发动机转速计算得到的加速度；

I用于表示所述发动机的转动惯量。

6.根据权利要求1所述的老化检测方法，其特征在于，所述位置传感器为霍尔式位移传感器或差动变压位移传感器。

7.一种离合器的老化检测系统，其特征在于，采用如权利要求1-6中任意一项所述的离合器的老化检测方法，包括：

一位置传感器，设置于离合器上，用于采集所述离合器中的动力部件的位移并形成位移信号；

一处理器，分别连接车辆控制器和所述位置传感器，用于读取发动机输出的飞轮扭矩、发动机转速以及所述位移信号，并根据所述飞轮扭矩、所述发动机转速以及所述位移信号计算出所述离合器的磨损老化值。

Images