整車耐久試驗減振器溫度監測方法

張星, 葉欣，袁涌，范韜

(泛亞汽車技術中心有限公司試驗認證部,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保范圍。在整車耐久試驗中，減振器卻頻繁出現過熱滲漏的情況，零件失效的里程往往只有幾千公里，與售后表現完全不符。文中具體研究了減振器頻繁過熱失效的機制，設計監測減振器溫度的方法，優化試驗方法，把溫度控制在正常范圍內。

1 減振器過熱失效現象

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，主要出現在試驗的中后期，減振器經歷長里程工作后，內部零件出現磨損導致。這種失效模式出現的頻次不高。而第二種的失效形式，在某些車型上卻會頻繁出現，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。

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，而在這個溫度區間內的平均失效里程都在5 000 km左右。

關于減振器的工作溫度要求，對于Passive減振器，根據設計目標對于溫度的要求是：長時間持續工作溫度為85～90 ℃，最高溫度不能超過120 ℃，且產品壽命之內累計高溫(90～120 ℃之間)時間不能超過30 min；對于MR減振器，根據設計目標對于溫度的要求是：長時間持續工作溫度為80～85 ℃，最高溫度不能超過105 ℃，且產品壽命之內累計高溫(85～105 ℃之間)時間不能超過30 min。

圖1 某款減振器的結構圖

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，需要采取措施來監控減振器的工作溫度。

2 減振器溫度監測方法開發

2.1 傳統溫度監測方法概況

目前傳統的減振器監測方法有溫度貼片、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，導致無法準確讀出溫度值；

(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

因此需要開發一種新型的整車零件溫度測量方法，此方法應具有實時性好、精度高以及不受周圍環境影響的優點，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 遠程溫度監測系統開發

根據這種需求，作者開發了遠程溫度監測系統，利用該系統對減振器溫度進行監測。

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傳輸到后臺服務器，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，如發現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

該溫度監測方法的具體流程如圖9所示。

圖9 溫度監測流程圖

利用該方法能實時監控減振器溫度，并能全過程記錄溫度數據。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 遠程溫度監測系統的優勢

從溫度監測方法的數據對比(表1)可以看出，遠程溫度監測系統從不同維度都明顯優于其他方法。

表1 數據對比

3 遠程溫度監測系統應用

在耐久試驗中，每輛耐久車輛可以通過遠程溫度監測系統獲得零件溫度數據，通過數據分析進行耐久試驗策略的調整。具體如下：

(1)針對與溫度有關的失效零件，通過分析零件溫度數據，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執行，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整，在過熱工況中降低車速或者減少一個規范中的試驗里程等，避免零件在試驗中載荷過高產生過熱。

(4)在整車耐久試驗中，對過熱零件、典型工況以及試驗調整策略構成數據庫。

4 結論

(1)總結了某款減振器在整車耐久試驗中的失效現象，發現減振器的頻繁漏油與過熱有關。

(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)開發遠程溫度監測系統，利用熱電偶和TDS模塊將減振器溫度實時傳輸到后臺服務器，實現數據全過程記錄。

(4)利用遠程溫度監測系統采集到了兩臺試驗車的減振器溫度數據并形成曲線圖，再從各維度與其他方法進行對比，結果證明該方法優勢明顯。

(5)利用遠程溫度監測系統采集每輛耐久車的減振器溫度，通過數據分析進行耐久試驗策略的調整，避免零件在試驗中載荷過高產生過熱。