一种离合器摩擦片表面温度分析方法、系统及终端机与流程
1.本发明涉及汽车离合器技术领域，尤其涉及一种离合器摩擦片表面温度分析方法、系统及终端机。
背景技术：
2.离合器摩擦片表面温度是离合器传递转矩最直接的影响因素，摩擦离合器在运动接合过程中，由于发动机飞轮与离合器从动盘、离合器摩擦片部分之间有相对滑动，由摩擦功转变成的热量,使离合器的温度升高。如果温度超过一定的限度,会使摩擦系数降低,离合器所能传递的扭矩发生波动,并将加速离合器摩擦片的磨损。严重时甚至使摩擦片燃烧(冒烟)，出现烧离合的现象,从而使整个离合器失去效用。因此，对于离合器系统（主要指离合器摩擦片、也包括离合器压盘）的温度计算或者测量是十分必要的，这有助于实时掌握离合器摩擦片性能状态，分析驾驶员驾驶习惯是否符合规范。
3.现有技术中，因为离合器摩擦片既有旋转运动，也有轴向的位移，所以难以布置常规的传感器进行测量，只能依赖于温度模型的搭建，根据实时工况推算离合器摩擦片表面温度。但是对于传统手动挡车型来说，仅有的摩擦片温度仿真计算都是在车下基于采集的一些线下数据进行计算，对出现问题的车辆进行逆向分析，缺少了实时性和主动提示性。而传动手动挡车型，离合器操纵完全由驾驶员控制，离合器踩下松开的快慢以及油门大小直接影响离合器滑磨状态。所以整车状态传动手动档车型离合器摩擦片温度模型的构建和分析是当前亟待解决的问题。
技术实现要素：
4.为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种离合器摩擦片表面温度分析方法，可以准确判断离合器工作情况，分析离合器摩擦片摩擦系数变化趋势，帮助驾驶人员参考使用。
5.离合器摩擦片表面温度分析方法包括：第一步、计算发动机转速与离合器从动盘的转速差；第二步、获取机舱内的温度；第三步、获取离合器滑磨状态；第四步、计算摩擦扭矩；第五步、获取离合器滑磨功；第六步、计算离合器压盘平均上升温度；第七步、计算离合器压盘表面上升温度；第八步、将机舱内的温度加上离合器压盘表面温度，得到离合器摩擦片表面温度。
6.进一步需要说明的是，第一步分别通过发动机转速传感器、变速箱输出轴转速传感器以及变速箱挡位传感器获取发动机转速、变速箱输出轴转速以及变速箱挡位；根据变速箱挡位得到当前速比与变速箱输出轴转速相乘得到变速箱输入轴转速，
即离合器从动盘转速。
7.进一步需要说明的是，第二步中，将机舱进气格栅处的环境温度与发动机水温进行比较，取最大值；将所述最大值乘以修正系数，得到发动机机舱内的温度。
8.进一步需要说明的是，第三步中，根据离合器是否处于起步换挡、离合器与发动机转速差是否过大来判断离合器是否处于滑磨状态，并输出离合器滑磨时间；如果正常压紧状态下离合器不滑磨或者离合器完全分离状态，离合器表面温度接近发动机机舱温度；如果处于滑磨阶段则继续进行第三步。
9.进一步需要说明的是，第四步中，使用两种计算方法：方法一：在整车急加速起步，且离合器滑磨严重的情况下，离合器的滑磨扭矩等于发动机的净输出扭矩；方法二：根据离合器压紧位置以及离合器传扭曲线得到离合器压紧力，再乘以离合器摩擦片摩擦系数得到离合器摩擦力；通过离合器摩擦片半径计算得到离合器滑磨力矩。
10.进一步需要说明的是，第五步中，根据动力学公式离合器摩擦力矩乘以转速差，再除以9550，即得到离合器滑磨功率；对滑磨时间进行积分，最后得到离合器滑磨功；转速差为发动机与从动盘之间的转速差。
11.进一步需要说明的是，第六步中，根据能量守恒，离合器滑磨阶段、滑磨功全部转化为滑磨热量；根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量，得到离合器压盘平均上升温度。
12.进一步需要说明的是，第七步中，压盘表面上升温度与平均上升温度之间有如下关系：其中无量纲系数为式中ψ为压盘的热扩散率, tc为离合器滑磨时间, h为压盘的厚度, t0 为离合器摩擦面的初始温度。
13.本发明还提供一种离合器摩擦片表面温度分析系统，系统包括：转速差计算模块、机舱温度获取模块、离合器滑磨状态获取模块、摩擦扭矩计算模块、离合器滑磨功获取模块、离合器压盘温升计算模块、离合器压盘表面温升计算模块以及离合器摩擦片表面温度计算模块；转速差计算模块，用于计算发动机转速与离合器从动盘的转速差；机舱温度获取模块，用于将机舱进气格栅处的环境温度与发动机水温进行比较，取最大值；将所述最大值乘以修正系数，得到发动机机舱内的温度；离合器滑磨状态获取模块，用于根据离合器是否处于起步换挡、离合器与发动机转速差是否过大来判断离合器是否处于滑磨状态，并输出离合器滑磨时间；如果正常压紧
状态下离合器不滑磨或者离合器完全分离状态，离合器表面温度接近发动机机舱温度；摩擦扭矩计算模块，用于计算摩擦扭矩；离合器滑磨功获取模块，用于根据动力学公式离合器摩擦力矩乘以转速差，再除以9550，即得到离合器滑磨功率；对滑磨时间进行积分，最后得到离合器滑磨功；转速差为发动机与从动盘之间的转速差；离合器压盘温升计算模块，用于根据能量守恒，离合器滑磨阶段、滑磨功全部转化为滑磨热量；根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量，得到离合器压盘表面上升温度；离合器压盘表面温升计算模块，用于计算离合器压盘表面上升温度；离合器摩擦片表面温度计算模块，用于将机舱内的温度加上离合器压盘表面温度，得到离合器摩擦片表面温度。
14.本发明还提供一种终端机，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现离合器摩擦片表面温度分析方法的步骤。
15.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明提出的离合器摩擦片表面温度分析方法及系统可以准确判断离合器工作情况，分析离合器摩擦片摩擦系数变化趋势，评价驾驶员驾驶习惯是否规范，是否存在烧离合风险，对于降低离合器烧蚀有积极作用，适于大规模推广应用。解决了传统手动挡车型来说，仅有的摩擦片温度仿真计算都是在车下基于采集的一些线下数据进行计算，对出现问题的车辆进行逆向分析，缺少了实时性和主动提示性的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为离合器摩擦片表面温度分析方法流程图；图2为转速差计算流程图；图3为摩擦扭矩计算流程图；图4为离合器摩擦片温度计算流程图；图5为离合器摩擦片表面温度分析系统示意图。
具体实施方式
18.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做出创造性劳动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。
19.如图1所示，本发明提供一种离合器摩擦片表面温度分析方法中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
20.本发明实施例可以基于人工智能技术对关联的数据进行获取和处理。其中，人工智能(artificial intelligence，ai)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用装置。
21.如图1示出了本发明的离合器摩擦片表面温度分析方法的较佳实施例的流程图。离合器摩擦片表面温度分析方法应用于一个或者多个终端机中，所述终端机是一种能够按照事先设定或存储的指令，自动进行数值计算和/或信息处理的设备，其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)、数字处理器(digital signal processor，dsp)、嵌入式设备等。
22.终端机可以是任何一种可与用户进行人机交互的电子产品，例如，个人计算机、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant， pda)、交互式网络电视(internet protocol television，iptv)、智能式穿戴式设备等。
23.终端机还可以包括网络设备和/或用户设备。其中，所述网络设备包括，但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(cloud computing)的由大量主机或网络服务器构成的云。
24.终端机所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、虚拟专用网络(virtual private network，vpn)等。
25.下面将结合图1至4来详细阐述本发明的离合器摩擦片表面温度分析方法，离合器摩擦片表面温度分析方法例如可应用于车辆的离合器摩擦片表面温度分析，分析离合器摩擦片摩擦系数变化趋势，评价驾驶员驾驶习惯是否规范，是否存在烧离合风险，对于降低离合器烧蚀有积极作用。
26.请参阅图1至4所示是一具体实施例中离合器摩擦片表面温度分析方法的流程图，方法包括：s101、计算发动机转速与离合器从动盘的转速差；本实施例中，分别通过发动机转速传感器、变速箱输出轴转速传感器以及变速箱挡位传感器获取发动机转速、变速箱输出轴转速以及变速箱挡位；根据变速箱挡位得到当前速比与变速箱输出轴转速相乘得到变速箱输入轴转速，即离合器从动盘转速。
27.也就是说，变速箱挡位传感器可实时得到准确挡位，根据变速箱挡位得到当前速比与变速箱输出轴转速相乘得到变速箱输入轴转速，即离合器从动盘转速与发动机转速的差值即为需要求得的转速差。
28.s102、获取机舱内的温度；其中，将机舱进气格栅处的环境温度与发动机水温进行比较，取最大值；将所述最大值乘以修正系数，得到发动机机舱内的温度。修正系数根据经验值一般取1。
29.s103、获取离合器滑磨状态；具体来讲，根据离合器是否处于起步换挡、离合器与发动机转速差是否过大来判断离合器是否处于滑磨状态，并输出离合器滑磨时间；如果正常压紧状态下离合器不滑磨或者离合器完全分离状态，离合器表面温度接近发动机机舱温度；
如果处于滑磨阶段则继续进行s103。
30.进一步的讲，根据离合器压紧位置判断离合器压盘是否接触到摩擦片、根据离合器与发动机转速差判断是否开始滑磨，两个条件都成立，则正式进入离合器滑磨状态，并输出离合器滑磨时间。
31.s104、计算摩擦扭矩；使用两种计算方法：方法一：在整车急加速起步，且离合器滑磨严重的情况下，离合器的滑磨扭矩等于发动机的净输出扭矩；这里，基于此时工况整车驱动力几乎为0，所以不前进。
32.方法二：根据离合器压紧位置以及离合器传扭曲线得到离合器压紧力，再乘以离合器摩擦片摩擦系数得到离合器摩擦力；通过离合器摩擦片半径计算得到离合器滑磨力矩。
33.两种方法均可以同时使用，或者择一使用，两种方式同时使用可以互相参照，相互验证。
34.s105、获取离合器滑磨功；具体来讲，根据动力学公式离合器摩擦力矩乘以转速差，再除以9550，即得到离合器滑磨功率；对滑磨时间进行积分，最后得到离合器滑磨功；转速差为发动机与从动盘之间的转速差。
35.s106、计算离合器压盘平均上升温度；这里根据能量守恒，离合器滑磨阶段、滑磨功全部转化为滑磨热量。此工作环境下吸收这些热量的器件是离合器压盘和飞轮。也就是说，离合器摩擦片热传导性能差，将离合器和飞轮表面温度视作离合器摩擦片表面温度。根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量，得到离合器压盘平均上升温度。平均上升温度可以是在每个相邻的时间段内根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量。比如当前时间点根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量得到离合器压盘温度为50℃，下一个测量时间点根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量得到离合器压盘温度为60℃，再下一个测量时间点根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量得到离合器压盘温度为70℃。平均上升温度是在这个时间段内多个测量温度值的平均值。
36.s107、计算离合器压盘表面上升温度；具体来讲，离合器压盘表面上升温度计算，是考虑了离合器接合时间很短, 摩擦产生的热量通常还来不及扩散, 导致离合器压盘表面温度往往比压盘最终达到的平均温度要高很多, 因此确定压盘表面上升温度与其平均上升温度的关系十分重要。研究表明, 压盘表面上升温度与平均上升温度之间有如下关系:其中无量纲系数为式中ψ为压盘的热扩散率, tc为离合器滑磨时间, h为压盘的厚度, t0 为离合器摩擦面的初始温度。
37.s108、将机舱内的温度加上离合器压盘表面温度，得到离合器摩擦片表面温度。
38.本发明提出的离合器摩擦片表面温度分析方法可以准确判断离合器工作情况，分析离合器摩擦片摩擦系数变化趋势，评价驾驶员驾驶习惯是否规范，是否存在烧离合风险，对于降低离合器烧蚀有积极作用，适于大规模推广应用。
39.应当理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
40.根据上述离合器摩擦片表面温度分析方法，本发明还提供离合器摩擦片表面温度分析系统，如图5所示，系统包括：转速差计算模块、机舱温度获取模块、离合器滑磨状态获取模块、摩擦扭矩计算模块、离合器滑磨功获取模块、离合器压盘温升计算模块、离合器压盘表面温升计算模块以及离合器摩擦片表面温度计算模块；转速差计算模块，用于计算发动机转速与离合器从动盘的转速差；机舱温度获取模块，用于将机舱进气格栅处的环境温度与发动机水温进行比较，取最大值；将所述最大值乘以修正系数，得到发动机机舱内的温度；离合器滑磨状态获取模块，用于根据离合器是否处于起步换挡、离合器与发动机转速差是否过大来判断离合器是否处于滑磨状态，并输出离合器滑磨时间；如果正常压紧状态下离合器不滑磨或者离合器完全分离状态，离合器表面温度接近发动机机舱温度；摩擦扭矩计算模块，用于计算摩擦扭矩；计算摩擦扭矩有两种计算方法。方法1：在整车急加速起步，离合器滑磨严重的情况下，离合器的滑磨扭矩等于发动机的净输出扭矩（因为此工况整车驱动力几乎为0，不前进）。方法2：根据离合器压紧位置以及离合器传扭曲线得到离合器压紧力，再乘以离合器摩擦片摩擦系数得到离合器摩擦力，再引入离合器摩擦片半径计算得到离合器滑磨力矩；两种方法均可以使用，互相参照。
41.离合器滑磨功获取模块，用于根据动力学公式离合器摩擦力矩乘以转速差，再除以9550，即得到离合器滑磨功率；对滑磨时间进行积分，最后得到离合器滑磨功；转速差为发动机与从动盘之间的转速差；离合器压盘温升计算模块，用于根据能量守恒，离合器滑磨阶段、滑磨功全部转化为滑磨热量；根据比热容公式，计算出吸收这些滑磨热量，得到离合器压盘表面上升温度；离合器压盘表面温升计算模块，用于计算离合器压盘表面上升温度；离合器摩擦片表面温度计算模块，用于将机舱内的温度加上离合器压盘表面温度，得到离合器摩擦片表面温度。
42.进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明本实施例中的具体实施过程，提供的离合器摩擦片表面温度分析系统还包括：基于车辆底盘多功能控制器从整车can线上读取当前工况发动机转速、变速箱输出轴转速；从挡位传感器采集信号处理后得到当前挡位。
43.根据变速箱当前挡位查表可得到变速箱当前传动速比。
44.离合器从动盘转速计算，离合器从动盘转速=变速箱输入轴转速=速比*输出轴转速。
45.发动机飞轮与离合器转速差计算，转速差=发动机转速-从动盘转速。
46.本发明提供的离合器摩擦片表面温度分析系统可以对离合器摩擦片、离合器压盘
的温度计算或者测量，有助于实时掌握离合器摩擦片性能状态，分析驾驶员驾驶习惯是否符合规范。解决了传统手动挡车型来说，仅有的摩擦片温度仿真计算都是在车下基于采集的一些线下数据进行计算，对出现问题的车辆进行逆向分析，缺少了实时性和主动提示性的问题。
47.本发明提供的离合器摩擦片表面温度分析方法及系统中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
48.本发明提供的离合器摩擦片表面温度分析方法及系统附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
49.本发明提供的离合器摩擦片表面温度分析方法及系统是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
50.所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
