整車耐久試驗減振器溫度監(jiān)測方法

張星, 葉欣，袁涌，范韜

(泛亞汽車技術(shù)中心有限公司試驗認(rèn)證部,上海 200120)

0 引言

汽車減振器作為汽車底盤懸架的重要零件，用來抑制彈簧吸震后反彈時的震蕩及來自路面的沖擊，改善汽車行駛平順性。在售后市場中，減振器通常的失效問題為漏油和異響，但失效的里程大多都超過了質(zhì)保范圍。在整車耐久試驗中，減振器卻頻繁出現(xiàn)過熱滲漏的情況，零件失效的里程往往只有幾千公里，與售后表現(xiàn)完全不符。文中具體研究了減振器頻繁過熱失效的機制，設(shè)計監(jiān)測減振器溫度的方法，優(yōu)化試驗方法，把溫度控制在正常范圍內(nèi)。

1 減振器過熱失效現(xiàn)象

以某款減振器為例，一般減振器是由活塞、氣缸、閥門組成的阻尼器，以圖1所示。

在整車試驗中，減振器的主要失效形式有兩種，一種是異響，另一種是漏油(如圖2所示)。對于第一種失效形式，主要出現(xiàn)在試驗的中后期，減振器經(jīng)歷長里程工作后，內(nèi)部零件出現(xiàn)磨損導(dǎo)致。這種失效模式出現(xiàn)的頻次不高。而第二種的失效形式，在某些車型上卻會頻繁出現(xiàn)，而且后減振器要明顯多于前減振器，主動減振器比被動減振器更頻繁，夏季比冬季更容易出現(xiàn)。

圖3顯示了某款減振器失效時的溫度和平均失效里程情況，可見：失效溫度主要集中在110～120 ℃之間，而在這個溫度區(qū)間內(nèi)的平均失效里程都在5 000 km左右。

關(guān)于減振器的工作溫度要求，對于Passive減振器，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)對于溫度的要求是：長時間持續(xù)工作溫度為85～90 ℃，最高溫度不能超過120 ℃，且產(chǎn)品壽命之內(nèi)累計高溫(90～120 ℃之間)時間不能超過30 min；對于MR減振器，根據(jù)設(shè)計目標(biāo)對于溫度的要求是：長時間持續(xù)工作溫度為80～85 ℃，最高溫度不能超過105 ℃，且產(chǎn)品壽命之內(nèi)累計高溫(85～105 ℃之間)時間不能超過30 min。

圖1 某款減振器的結(jié)構(gòu)圖

圖2 減振器漏油

圖3 減振器失效溫度分布和平均失效里程

由此可見，減振器過熱是造成減振器頻繁失效的主要原因，需要采取措施來監(jiān)控減振器的工作溫度。

2 減振器溫度監(jiān)測方法開發(fā)

2.1 傳統(tǒng)溫度監(jiān)測方法概況

目前傳統(tǒng)的減振器監(jiān)測方法有溫度貼片、紅外線溫度槍和熱成像儀。

溫度貼片(如圖4所示)是目前整車試驗中最常用的溫度測量方法，具有操作方便、成本低的優(yōu)點，同時也存在以下幾點不足：

(1)無法實時跟蹤和記錄零件在整車試驗過程中的溫度(貼片僅能顯示溫度最高值)；

(2)貼片在試驗過程中易受污染，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確讀出溫度值；

(3)貼片所顯示的溫度值精確度較低；

(4)無法體現(xiàn)整個試驗過程中的溫度變化趨勢。

圖4 溫度貼片

紅外線測溫儀(如圖5所示)和熱成像儀(如圖6所示)具有操作方便、精度高的特點，但也存在成本高、且不能測量零件在試驗過程中實時溫度的缺點。

圖5 紅外線測溫儀 圖6 熱成像儀

因此需要開發(fā)一種新型的整車零件溫度測量方法，此方法應(yīng)具有實時性好、精度高以及不受周圍環(huán)境影響的優(yōu)點，以滿足對于零件在整車試驗中的溫度測量和跟蹤的需求。

2.2 遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)

根據(jù)這種需求，作者開發(fā)了遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)對減振器溫度進行監(jiān)測。

為了能實時獲得減振器的溫度信息，將熱電偶貼在減振器的筒臂上(如圖7所示)，將溫度信息通過TDS(Tech Data System)模塊4G傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，駕駛員能通過安裝在車上的平板顯示器(如圖8所示)看到實時的減振器溫度，如發(fā)現(xiàn)減振器有過熱的情況，立即停止試驗，采取降溫措施。

圖7 熱電偶在減振器上的布點

圖8 平板顯示器

該溫度監(jiān)測方法的具體流程如圖9所示。

圖9 溫度監(jiān)測流程圖

利用該方法能實時監(jiān)控減振器溫度，并能全過程記錄溫度數(shù)據(jù)。作者選擇了某個項目的耐久試驗車，利用此方法進行減振器的溫度采集。采集到的在某個試驗規(guī)范下的減振器溫度曲線圖如圖10所示。

圖10 減振器溫度曲線圖

2.3 遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢

從溫度監(jiān)測方法的數(shù)據(jù)對比(表1)可以看出，遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)從不同維度都明顯優(yōu)于其他方法。

表1 數(shù)據(jù)對比

3 遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用

在耐久試驗中，每輛耐久車輛可以通過遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)獲得零件溫度數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析進行耐久試驗策略的調(diào)整。具體如下：

(1)針對與溫度有關(guān)的失效零件，通過分析零件溫度數(shù)據(jù)，查找出溫度過熱的典型工況。

(2)通過過熱典型工況和散熱工況的重新排布，兩個過熱工況不能連續(xù)執(zhí)行，之間至少有2個以上的散熱工況，避免耐久試驗中集中載荷對零件過熱的影響。

(3)通過對過熱典型工況的調(diào)整，在過熱工況中降低車速或者減少一個規(guī)范中的試驗里程等，避免零件在試驗中載荷過高產(chǎn)生過熱。

(4)在整車耐久試驗中，對過熱零件、典型工況以及試驗調(diào)整策略構(gòu)成數(shù)據(jù)庫。

4 結(jié)論

(1)總結(jié)了某款減振器在整車耐久試驗中的失效現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)減振器的頻繁漏油與過熱有關(guān)。

(2)梳理了目前減振器溫度測量的方法，這些方法都無法滿足整車試驗中的溫度測量和跟蹤的需求。

(3)開發(fā)遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)，利用熱電偶和TDS模塊將減振器溫度實時傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)全過程記錄。

(4)利用遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)采集到了兩臺試驗車的減振器溫度數(shù)據(jù)并形成曲線圖，再從各維度與其他方法進行對比，結(jié)果證明該方法優(yōu)勢明顯。

(5)利用遠程溫度監(jiān)測系統(tǒng)采集每輛耐久車的減振器溫度，通過數(shù)據(jù)分析進行耐久試驗策略的調(diào)整，避免零件在試驗中載荷過高產(chǎn)生過熱。