变速箱润滑油状态监测方法、装置、换油提示方及系统与流程

本发明涉及变速箱润滑油监测，具体涉及一种变速箱润滑油状态监测方法、装置、换油提示方及系统。

背景技术：

1、变速箱是机械传动领域的核心部件之一，其中的润滑油承载着冷却、润滑、清洁等功能，是保障变速箱可靠和长效运行的关键因素。随着变速箱运行，润滑油会随着油品氧化、分解、添加剂消耗等而逐渐劣化，进而不能满足变速箱齿轴系统对润滑油性能的需求，最终将会导致变速箱异常磨损、烧蚀等故障现象。因此，需要对变速箱润滑油的健康状态进行监测。

2、相关研究表明，润滑油的运动粘度变化反映了油品的氧化衰变程度、热分解程度以及粘度指数改进剂、降凝剂等的消耗情况，能比较综合地反映油品质量的变化。由于变速箱齿轴的剪切作用、啮合副的热作用等均会导致润滑油的粘度变化，因此，润滑油的粘度变化率可以较为真实地反映变速箱润滑油在使用过程中的质量衰变情况，可以作为衡量油品使用寿命的一个重要指标参数。

3、目前，针对润滑油粘度测量的基本以离线采样+实验室标准仪器测试为主，不能够做到在线实时监测，时效性较低。在线监测方面，国内外厂家具有相关粘度传感器与综合类传感器产品，但由于其精度、体积问题以及对振动、润滑油流动状态的平稳性等要求，导致其在车辆变速箱上应用极少。因此，目前针对变速箱润滑油的在线状态监测还缺乏有效可靠的手段。

技术实现思路

1、针对变速箱润滑油的在线状态监测存在的问题，本发明提供一种变速箱润滑油状态监测方法、装置、换油提示方及系统。

2、第一方面，本发明技术方案提供一种变速箱润滑油状态监测方法，包括如下步骤：

3、创建变速箱润滑油的粘度-温度特性模型；

4、采集当前变速箱润滑油油位信息；

5、基于变速箱润滑油油位信息，考虑变速箱空挡状态的输入转速、输入扭矩参数，建立变速箱润滑油的粘度计算模型；

6、采集变速箱空挡状态下的输入转速和输入扭矩信息，以及润滑油温度信息；

7、基于采集的输入转速和输入扭矩信息利用所述变速箱润滑油的粘度计算模型，计算变速箱在用润滑油的当前粘度；

8、基于采集得到的润滑油温度信息，利用所述润滑油的粘度-温度特性模型，确定新润滑油在该温度下的粘度信息；

9、计算变速箱在用润滑油的当前粘度与变速箱所采用新润滑油的粘度信息的差值百分比；

10、根据所述差值百分比判断变速箱在用润滑油的粘度变化是否超标，若超标发出变速箱润滑油更换提示信息。

11、作为本发明技术方案的进一步限定，润滑油的粘度-温度特性模型如下：

12、（1）

13、其中，ν为变速箱润滑油粘度，t为润滑油温度，c和d为特性拟合系数。

14、作为本发明技术方案的进一步限定，变速箱润滑油的粘度计算模型如下：

15、（2）

16、其中，ν表示变速箱润滑油粘度，t为变速箱输入扭矩，为变速箱输入转速，l为变速箱润滑油油位，为变速箱拟合系数。

17、作为本发明技术方案的进一步限定，基于采集的输入转速和输入扭矩信息利用所述变速箱润滑油的粘度计算模型，计算变速箱在用润滑油的当前粘度的步骤之前包括：

18、配置变速箱拟合系数；具体包括：

19、获取变速箱空挡状态下已知的油位信息、不同润滑油粘度、不同稳定输入转速信息以及不同稳定输入转速工况点下的输入扭矩信息；

20、将获取的信息和变速箱润滑油的粘度计算模型输入至matlab的curve fittingtool工具中仿真，确定变速箱拟合系数。

21、作为本发明技术方案的进一步限定，基于采集得到的润滑油温度信息，利用所述润滑油的粘度-温度特性模型，确定新润滑油在该温度下的粘度信息的步骤之前包括：

22、配置新润滑油型号，依据新润滑油型号查询特性模型的拟合系数与润滑油型号的映射关系表获取相应的特性拟合系数；特性拟合系数来表征润滑油的粘度-温度特性。

23、需要说明的是，采集的变速箱空挡状态输入转速信息和输入扭矩信息取1000rpm恒定转速工况以及该转速下5s时间段内扭矩的平均值。

24、作为本发明技术方案的进一步限定，变速箱在用润滑油的粘度是否超标的判断规则如下：

25、若，判定变速箱在用润滑油的粘度不超标；否则，判定变速箱在用润滑油的粘度超标。

26、其中，表示变速箱在用润滑油的粘度，表示新润滑油的粘度。

27、第二方面，本发明技术方案提供一种变速箱润滑油状态监测装置，包括第一模型创建模块、第二采集模块、第二模型创建模块、第一采集模块、第二计算模块、第一计算模块、第三计算模块和判断模块；

28、第一模型创建模块，用于创建变速箱润滑油的粘度-温度特性模型；

29、第二采集模块，用于采集当前变速箱润滑油油位信息；

30、第二模型创建模块，用于基于变速箱润滑油油位信息，考虑变速箱空挡状态的输入转速、输入扭矩参数，建立变速箱润滑油的粘度计算模型；

31、第一采集模块，用于采集变速箱空挡状态下的输入转速和输入扭矩信息，以及润滑油温度信息；

32、第二计算模块，用于基于采集的输入转速和输入扭矩信息利用所述变速箱润滑油的粘度计算模型，计算变速箱在用润滑油的当前粘度；

33、第一计算模块，用于基于采集得到的润滑油温度信息，利用所述润滑油的粘度-温度特性模型，确定新润滑油在该温度下的粘度信息；

34、第三计算模块，用于计算变速箱在用润滑油的当前粘度与变速箱所采用新润滑油的粘度信息的差值百分比；

35、判断模块，用于根据所述差值百分比判断变速箱在用润滑油的粘度变化是否超标，若超标发出变速箱润滑油更换提示信息。

36、作为本发明技术方案的进一步限定，润滑油的粘度-温度特性模型如下：

37、（1）

38、其中，ν为变速箱润滑油粘度，t为润滑油温度，c和d为特性拟合系数。

39、作为本发明技术方案的进一步限定，变速箱润滑油的粘度计算模型如下：

40、（2）

41、其中，ν表示变速箱润滑油粘度，t为变速箱输入扭矩，为变速箱输入转速，l为变速箱润滑油油位，为变速箱拟合系数。

42、选择变速箱润滑油的粘度作为变速箱的状态监测指标，利用变速箱空载拖曳力矩与润滑油粘度正相关的规律实现对变速箱润滑油粘度的监测。

43、作为本发明技术方案的进一步限定，该装置还包括第二配置模块，用于配置变速箱拟合系数；具体用于获取变速箱空挡状态下已知的油位信息、不同润滑油粘度、不同稳定输入转速信息以及不同稳定输入转速工况点下的输入扭矩信息；将获取的信息和变速箱润滑油的粘度计算模型输入至matlab的curve fitting tool工具中仿真，确定变速箱拟合系数。

44、第二计算模块，具体用于将采集的变速箱空挡状态下的输入转速、输入扭矩信息以及获取的变速箱拟合系数输入变速箱润滑油的粘度计算模型，计算变速箱在用润滑油的当前粘度。

45、作为本发明技术方案的进一步限定，该装置还包括第一配置模块，用于配置新润滑油型号，依据新润滑油型号查询特性模型的拟合系数与润滑油型号的映射关系表获取相应的特性拟合系数；特性拟合系数来表征润滑油的粘度-温度特性。

46、第一计算模块，具体用于将采集得到的润滑油温度信息以及查表获取的特性拟合系数输入润滑油的粘度-温度特性模型计算润滑油的粘度。

47、作为本发明技术方案的进一步限定，变速箱在用润滑油的粘度是否超标的判断规则如下：

48、若，判定变速箱在用润滑油的粘度不超标；否则，判定变速箱在用润滑油的粘度超标。

49、其中，表示变速箱在用润滑油的粘度，表示新润滑油的粘度。

50、第三方面，本发明技术方案提供一种变速箱润滑油换油提示方法，包括如下步骤：

51、获取变速箱润滑油更换提示信息，所述更换提示信息为第一方面所述的变速箱润滑油状态监测方法发出的变速箱润滑油的更换提示信息；

52、将获取的变速箱润滑油更换提示信息在车辆仪表盘上显示。

53、第四方面，本发明技术方案提供一种变速箱润滑油换油提示系统，包括变速箱润滑油状态监测装置，控制模块和显示模块；

54、控制模块分别与变速箱润滑油状态监测装置和显示模块通信连接；

55、变速箱润滑油状态监测装置为第二方面所述的变速箱润滑油状态监测装置；

56、控制模块，用于获取变速箱润滑油状态监测装置输出的变速箱润滑油更换提示信息，并将获取的变速箱润滑油更换提示信息输出到显示模块；

57、显示模块，用于在车辆仪表盘显示变速箱润滑油更换提示信息。

58、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：能够利用变速箱本身就实时采集的变速箱空挡状态的转速信息和扭矩信息，基于构建的变速箱在用润滑油粘度计算模型计算得到变速箱在用润滑油的当前粘度；然后利用变速箱本身就实时采集的油温信息，基于配置的新润滑油粘度-温度特性模型计算得到新润滑油在该温度下的粘度信息；然后，通过比较得到润滑油的粘度变化率，实现对变速箱润滑油的状态监测与换油提醒。进而能够避免因为润滑油劣化而导致的变速箱异常磨损、烧蚀等故障。

59、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

60、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。