CN114354221B - 液力缓速器故障诊断方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液力缓速器故障诊断方法及装置。液力缓速器故障诊断方法，包括以下步骤：获取液力缓速器中换热器的当前换热效率；基于当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号。上述液力缓速器故障诊断方法获取液力缓速器中换热器的当前换热效率，在液力缓速器的电气部件正常，针对传统的电气诊断无法进一步诊断液力缓速器是否异常的情况，通过判断换热效率是否异常来诊断液力缓速器机械部件在工作上是否存在异常，换热效率异常时即向用户发出故障报警信号，用户收到故障报警信号后应该对液力缓速器进行排查。如此，用户可以及时发现液力缓速器的异常，降低因液力缓速器故障隐患而导致交通事故的可能。

Description

液力缓速器故障诊断方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆故障诊断技术领域，特别是涉及一种液力缓速器故障诊断方法及装置。

背景技术

液力缓速器是一种汽车辅助制动装置，主要应用于大型客车和重型卡车，液力缓速器包括控制器、传感器、执行器、壳体、换热器等，壳体上有储油腔和工作油腔，工作油腔内设置有转子叶轮和定子叶轮，转子叶轮与汽车变速箱输出轴同步转动，汽车行驶时，转子叶轮也会转动。液力缓速器开始工作时，控制器接收控制信号，通过控制执行器压缩空气进入储油腔，将储油腔内的介质油压入定子叶轮和转子叶轮中间腔体，转子叶轮带动介质油绕轴线旋转，并将介质油甩向定子叶轮，定子叶轮对介质油产生反作用力，介质油流出定子叶轮再转过来冲击转子叶轮，形成对转子叶轮的阻力矩，从而实现对车辆的减速作用。

由于液力缓速器系统通常包含3个传感器(介质油温度传感器、换热器出口冷却液温度传感器、压缩空气气压传感器)，一个执行器(气压控制比例阀)，若干连接部件。现有技术对液力缓速器的诊断仅仅是对各个传感器和执行器进行电气诊断，判断传感器和执行器电气线路是否出现故障，无法对机械部件进行有效诊断。也就是说，当电气部件正常工作时则难以判断液力缓速器机械部件的工作是否正常。在这种情况下，液力缓速器如若发生异常失效且不能及时发现将对汽车行驶尤其是在下坡路段的行驶安全埋下重大安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对上述的问题，提供一种液力缓速器故障诊断方法以诊断液力缓速器是否存在异常失效。

还有必要提供一种能够实现上述方法的液力缓速器故障诊断装置

一种液力缓速器故障诊断方法，所述液力缓速器故障诊断方法包括以下步骤：

获取所述液力缓速器中换热器的当前换热效率；

基于所述当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号。

上述液力缓速器故障诊断方法获取液力缓速器中换热器的当前换热效率，基于预设换热效率对当前换热效率进行判断，当判定换热效率异常时则说明液力缓速器工作存在异常，即可输出故障报警信号，以便及时发现、排查并进一步处理液力缓速器的问题。因此，本方法在液力缓速器的电气部件正常，针对传统的电气诊断无法进一步诊断液力缓速器是否异常的情况，通过判断换热效率是否异常来诊断液力缓速器机械部件在工作上是否存在异常，换热效率异常时即向用户发出故障报警信号，用户收到故障报警信号后应该对液力缓速器进行排查。如此，用户可以及时发现液力缓速器的异常，降低因液力缓速器故障隐患而导致交通事故的可能。

在其中一个实施例中，所述基于所述当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号的步骤包括：

在所述当前换热效率小于或小于等于所述预设换热效率时，输出所述故障报警信号。

在其中一个实施例中，所述基于所述当前换热效率与预设换热效率的比较结果，确定是否输出故障报警信号的步骤还包括：

基于所述当前换热效率与所述预设换热效率的比较结果，输出不同提醒信息的所述故障报警信号。

在其中一个实施例中，所述预设换热效率基于所述液力缓速器正常工作状态下记录保存的所述换热器的正常换热效率确定。预设换热效率与正常换热效率的关系可以根据要求的敏感度情况确定，预设换热效率越接近正常换热效率则越容易触发警示。直接基于记录的经验值来设定也是的判断更加具有个体性，更加精准。

在其中一个实施例中，基于单位时间内所述换热器内冷却液换热量、所述液力缓速器中介质油吸收热量以及所述液力缓速器制动产生的热量确定所述当前换热效率，计算公式如下：

η＝Q₁/(Q₃-Q₂)；

其中，η为所述当前换热效率，Q₁为所述冷却液换热量，Q₂为所述介质油吸收热量，Q₃为所述液力缓速器制动产生的热量。这样只需要确定单位时间内换热器内冷却液换热量、液力缓速器中介质油吸收热量以及液力缓速器制动产生的热量，即可计算出当前换热效率。

在其中一个实施例中，基于时间、所述冷却液的流量以及温度变化量确定所述冷却液换热量，计算公式如下：

Q₁＝∫cρΔTqdt；

其中，c为所述冷却液的比热容，ρ为所述冷却液的密度，ΔT为所述冷却液的温度变化量，q为所述冷却液的流量，t为积分变量时间；

并基于所述介质油的温度变化量确定所述介质油吸收热量，计算公式如下：

Q₂＝cmΔT；

其中c为所述介质油的比热容，m为所述介质油的质量，ΔT为所述介质油的温度变化量。如此，通过测量得到冷却液的温度变化量，根据冷却液的种类确定其比热容与密度。另一方面，由于换热器的冷却液的流量具有动态特性，因此通过流量与转速的对应关系确定流量与时间的关系，最后积分得到冷却液换热量。同样，确定介质油的质量及温度变化量，再根据介质油种类确定其比热容，利用吸热公式计算的到介质油吸收热量。

在其中一个实施例中，根据标准发动机或水泵的流量与转速对应数据得到不同转速下所述冷却液的流量数据。这样，相关设备通过获取实时的发动机或水泵的转速，即可得到动态流量数据。

在其中一个实施例中，基于时间t及所述液力缓速器的输出功率P确定液力缓速器制动产生的热量Q₃，计算公式如下：

Q₃＝∫Pdt；

其中，P为液力缓速器的输出功率，t为积分变量时间。对液力缓速器的输出功率进行积分计算得到液力缓速器制动产生的热量。

在其中一个实施例中，所述获取所述液力缓速器中换热器的当前换热效率的步骤之前还包括：

对所述液力缓速器的电气部件进行电气故障诊断。其中，电气部件包括冷却液温度、介质油温度、发动机出水口冷却液温度、压缩空气气压传感器以及气压控制比例阀。事先进行电气诊断，将电气故障提前确定与其他故障分开，若无故障则可以顺利进行后面的诊断步骤，增强了后续诊断的准确性与指向性。通过结合电气故障诊断，液力缓速器故障诊断方法可以更加全面地对液力缓速器的诊断，保证了诊断的准确性与提高了故障发现的概率。

一种液力缓速器故障诊断装置，用于执行上述的液力缓速器故障诊断方法，包括控制器、监控器以及报警器；

所述监控器用于检测冷却液温度及介质油温度；

所述控制器用于记录所述液力缓速器中换热器的正常换热效率并确定所述预设换热效率，接收并处理所述监控器的数据，控制所述报警器工作；

所述报警器在所述控制器的控制下输出所述故障报警信号。

附图说明

图1为本发明一实施例中液力缓速器故障诊断方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，本发明一实施例提供了的液力缓速器故障诊断方法，包括以下步骤：

步骤S10、获取液力缓速器中换热器的当前换热效率。

步骤S20、基于当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号。

上述液力缓速器故障诊断方法获取液力缓速器中换热器的当前换热效率，基于预设换热效率对当前换热效率进行判断，当判定换热效率异常时则说明液力缓速器工作存在异常，即可输出故障报警信号，以便及时发现、排查并进一步处理液力缓速器的问题。因此，本方法在液力缓速器的电气部件正常，针对传统的电气诊断无法进一步诊断液力缓速器是否异常的情况，通过判断换热效率是否异常来诊断液力缓速器机械部件在工作上是否存在异常，换热效率异常时即向用户发出故障报警信号，用户收到故障报警信号后应该对液力缓速器进行排查。如此，用户可以及时发现液力缓速器的异常，降低因液力缓速器故障隐患而导致交通事故的可能。

优选地，诊断时间为每次使用液力缓速器工作的全过程，当液力缓速器开始持续输出扭矩时开始计算，缓速器退出工作状态终止。如此，有效保证液力缓速器的整个工作过程均在诊断监测中，确保在异常出现时及时发现、及时预警、及时排除。

进一步地，获取液力缓速器的工作参数的步骤之前包括：对液力缓速器的电气部件进行电气故障诊断。其中，电气部件包括冷却液温度、介质油温度、发动机出水口冷却液温度、压缩空气气压传感器以及气压控制比例阀。事先进行电气诊断，将电气故障提前确定与其他故障分开，若无故障则可以顺利进行后面的诊断步骤，增强了后续诊断的准确性与指向性。通过结合电气故障诊断，液力缓速器故障诊断方法可以更加全面地对液力缓速器的诊断，保证了诊断的准确性与提高了故障发现的概率。

在一些实施例中，基于单位时间内换热器内冷却液换热量、液力缓速器中介质油吸收热量以及液力缓速器制动产生的热量确定当前换热效率，计算公式如下：

η＝Q₁/(Q₃-Q₂)；

其中，η为当前换热效率，Q₁为冷却液换热量，Q₂为介质油吸收热量，Q₃为液力缓速器制动产生的热量。这样只需要确定单位时间内换热器内冷却液换热量、液力缓速器中介质油吸收热量以及液力缓速器制动产生的热量，即可计算出当前换热效率。

具体地，基于时间、冷却液的流量以及温度变化量确定冷却液换热量，计算公式如下：

Q₁＝∫cρΔTqdt，其中，c为冷却液的比热容，ρ为冷却液的密度，ΔT为冷却液的温度变化量，q为冷却液的流量，t为积分变量时间。

此外，基于介质油的温度变化量确定介质油吸收热量，计算公式如下：

Q₂＝cmΔT，其中c为介质油的比热容，m为介质油的质量，ΔT为介质油的温度变化量。只需获取所需的各项参数，即可计算出冷却液换热量与介质油吸收热量。

更一步地，根据标准发动机或水泵的流量与转速对应数据得到不同转速下的冷却液的流量数据。这样，相关设备通过获取实时的发动机或水泵的转速，即可得到动态流量数据。

更进一步地，基于时间及液力缓速器的输出功率确定液力缓速器制动产生的热量，计算公式如下：

Q₃＝∫Pdt，其中，P为液力缓速器的输出功率，t为积分变量时间。

如此，通过测量得到冷却液的温度变化量，根据冷却液的种类确定其比热容与密度。另一方面，由于换热器的冷却液的流量具有动态特性，因此通过流量与转速的对应关系确定流量与时间的关系，最后积分得到冷却液换热量。同样，确定介质油的质量及温度变化量，再根据介质油种类确定其比热容，利用吸热公式计算的到介质油吸收热量。最后，对液力缓速器的输出功率进行积分计算得到液力缓速器制动产生的热量。

在本具体实施例中，基于液力缓速器的转速与制动扭矩确定液力缓速器的输出功率，计算公式如下：

P＝Tn/9550，其中，T为液力缓速器的制动扭矩，n为液力缓速器输出轴的转速。如此，只需确定液力缓速器输出轴的转速即可得到液力缓速器的输出功率。

在一些实施例中，基于当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号的步骤包括：在当前换热效率小于或小于等于预设换热效率时，输出故障报警信号。

进一步地，预设换热效率基于液力缓速器正常工作状态下记录保存的换热器的正常换热效率确定。预设换热效率与正常换热效率的关系可以根据要求的敏感度情况确定，预设换热效率越接近正常换热效率则越容易触发警示。直接基于记录的经验值来设定也是的判断更加具有个体性，更加精准。

更进一步地，基于当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号的步骤包括：基于当前换热效率与预设换热效率的比较结果，输出不同的故障报警信号。具体来说，故障报警信号至少为两种，并根据当前换热效率相对预设换热效率的偏差率大小发出不同的故障报警信号。如此，用户可以接受到不同的信号，进而便于用户做出不同的判断与选择。其中，不同的故障报警信号可以是听觉上的变化，如声音大小不同，也可以是视觉上的变化，如颜色不同或是直接显示等级符号文字等等，在此不作具体限定。

在本具体实施例中，当前换热效率小于预设换热效率且偏差率小于或等于1％时，系统发出换热器换热效率低故障警示。当前换热效率小于预设换热效率且偏差率大于1％且小于或等于2％时，系统发出换热器换热能力严重不足警示。可以理解地，具体的范围设定及范围数量可视具体情况而定，在此不做具体限定。

上述液力缓速器故障诊断方法，首先对液力缓速器进行电气诊断，排除电气存在故障问题后，获取冷却液的温度变化量及介质油的温度变化量，计算得到冷却液换热量与介质油吸收热量。获取液力缓速器输出轴转速，计算得到液力缓速器的输出功率，进而得到液力缓速器制动产生的热量。将得到的冷却液换热量、介质油吸收热量以及液力缓速器制动产生的热量代入公式，即可得到当前换热效率。将当前的换热效率与预设换热效率相比较，其中，预设换热效率由事先在正常工作状态下记录的正常换热效率确定。在当前换热效率小于预设换热效率且偏差率小于或等于1％时，系统发出换热器换热效率低故障警示。当前换热效率小于预设换热效率且偏差率大于1％且小于或等于2％时，系统发出换热器换热能力严重不足警示，用户可根据提示情况做出判断与选择，及时排除问题，避免因液力缓速器存在故障而发生交通事故。

本发明还提供了一种液力缓速器故障诊断装置用于执行上述的液力缓速器故障诊断方法，包括控制器、监控器以及报警器。监控器用于检测冷却液温度及介质油温度。控制器用于记录液力缓速器的正常换热效率并确定预设换热效率，接收并处理监控器数据，控制报警器工作。报警器在控制器的控制下输出故障报警信号。可以理解地，液力缓速器故障诊断装置可以与液力缓速器共用同一套控制器与监控器。监控器检测并所需数据，并将数据传输至控制器，控制器将数据进行存储、计算以及比较判断，最终控制报警器选择是否发出故障报警信号。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，所述液力缓速器故障诊断方法包括以下步骤：

获取所述液力缓速器中换热器的当前换热效率；基于单位时间内所述换热器内冷却液换热量、所述液力缓速器中介质油吸收热量以及所述液力缓速器制动产生的热量确定所述当前换热效率，计算公式如下：η=Q₁/（Q₃-Q₂）；其中，η为所述当前换热效率，Q₁为所述冷却液换热量，Q₂为所述介质油吸收热量，Q₃为所述液力缓速器制动产生的热量；

基于所述当前换热效率与预设换热效率的对比结果，确定是否输出故障报警信号，且在所述当前换热效率小于或小于等于所述预设换热效率时，输出所述故障报警信号。

2.根据权利要求1所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述当前换热效率与预设换热效率的比较结果，确定是否输出故障报警信号的步骤还包括：

基于所述当前换热效率与所述预设换热效率的比较结果，输出不同提醒信息的所述故障报警信号。

3.根据权利要求1所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，所述预设换热效率基于所述液力缓速器正常工作状态下记录保存的所述换热器的正常换热效率确定。

4.根据权利要求1所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，基于时间、所述冷却液的流量以及温度变化量确定所述冷却液换热量，计算公式如下：

Q₁=∫cρΔTqdt；

其中，c为所述冷却液的比热容，ρ为所述冷却液的密度，ΔT为所述冷却液的温度变化量，q为所述冷却液的流量，t为积分变量时间；

并基于所述介质油的温度变化量确定所述介质油吸收热量，计算公式如下：

Q₂=cmΔT；

其中c为所述介质油的比热容，m为所述介质油的质量，ΔT为所述介质油的温度变化量。

5.根据权利要求4所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，根据标准发动机或水泵的流量与转速对应数据得到不同转速下所述冷却液的流量q数据。

6.根据权利要求1所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，基于时间t及所述液力缓速器的输出功率P确定液力缓速器制动产生的热量Q₃，计算公式如下：

Q₃=∫Pdt；

其中，P为液力缓速器的输出功率，t为积分变量时间。

7.根据权利要求1所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，所述获取所述液力缓速器中换热器的当前换热效率的步骤之前还包括：

对所述液力缓速器的电气部件进行电气故障诊断。

8.根据权利要求1所述的液力缓速器故障诊断方法，其特征在于，所述液力缓速器故障诊断方法的诊断时间为每次使用所述液力缓速器工作的全过程，当所述液力缓速器开始持续输出扭矩时开始计算，至所述缓速器退出工作状态终止。

9.一种液力缓速器故障诊断装置，其特征在于，所述液力缓速器故障诊断装置用于执行权利要求1-8任一项所述的液力缓速器故障诊断方法，包括控制器、监控器以及报警器；

所述监控器用于检测冷却液温度及介质油温度；

所述控制器用于记录所述液力缓速器中换热器的正常换热效率并确定所述预设换热效率，接收并处理所述监控器的数据，控制所述报警器工作；

所述报警器在所述控制器的控制下输出所述故障报警信号。