CN103076186A - 一种新型的esp/abs蓄能器的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车领域的测试装置，旨在提供一种新型的ESP/ABS蓄能器测试装置及方法，包括处在测试回路中的ESP/ABS待测试件，测试回路包括与往复运动装置相连的液压钢瓶、比例阀、压力传感器、位移传感器和工控机。本发明无需用总成做测试件，通过气控液简化/节省了测试所需的设备，可模拟汽车制动回路的液压力增压/减压，从而使ESP/ABS待测试件的试验环境和实际使用工况更接近；本发明进行蓄能器的PV性能曲线和耐久试验，可对ESP/ABS蓄能器性能的直接、准确、快速测试，提前预测，降低失效风险。

Description

一种新型的ESP/ABS蓄能器的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车领域的测试装置，具体地说，是一种新型的ESP/ABS蓄能器测试装置及方法。 

背景技术：

ESP(Elecronic Stability Program电子稳定系统)是车辆主动安全系统的一部分，是一种防侧滑的软件；ABS(Anti-lockedBraking System防抱死刹车系统)是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。ESP/ABS(汽车电子稳定系统/汽车防抱死制动系统)作为提高车辆稳定性的防滑/防抱死装置，极大提高了汽车行驶的安全性。其中蓄能器是该装置的重要组成部分，是ESP/ABS工作时泄压和背压的机构。蓄能器的泄压性能直接影响了ESP/ABS的减压效率，也影响了汽车车轮制动液压力下降速度，能否有效防止车轮的抱死；蓄能器的背压为回油泵的抽油提供了入口压力，直接影响了ESP/ABS回油泵的抽油效率，也影响了汽车制动时车轮制动液压力的调节和制动效果。蓄能器的二维简图如图2所示，包括以下5个部分：活塞31、O型圈32、弹簧33、挡盖34、蓄能器腔35。 

目前在国内汽车ESP/ABS占据主流市场的外资品牌，对蓄能器部分的研发测试，测试设备均在国外，并且基本找不到资料。而国内ESP/ABS的研究目前还不是很深入，搭建的试验台架也都是只能对ESP/ABS总成的性能/耐久进行测试，并不能对蓄能器性能进行有效的测试。 

现有的与测试台相关的专利技术有：专利号ZL 200620163902.8的“汽车ABS动态模拟试验台”；专利号ZL 200420025738.5的“汽车ABS性能测试台”，但他们的缺点有： 

1)测试台对蓄能器的测试数据都是通过对ESP/ABS的间接测试得到，受到中间过程变量、采集装置数据转换等的影响，测试结果准确性不高； 

2)以上测试台无法对蓄能器的关键性能-疲劳寿命进行有效的测试； 

3)以上测试台无法对蓄能器子零件的性能进行测试； 

4)测试时需要使用ESP/ABS总成件作为被测试件，也就是必须要在总成开发完成后才能对蓄能器进行测试，增加在开发过程中由于蓄能器失效而导致ESP/ABS总成失效的风险； 

5)以上测试台结构复杂，需要的软件、硬件更多，增加了成本，同时操作繁琐。 

发明内容

本发明采用蓄能器的测试装置及方法，旨在解决ESP/ABS开发过程中蓄能器可能失效而不能提前预测，测试结果的准确性不高，测试难度大等问题，同时能简化测试过程，提高测试效率和测试数据的准确性。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 

一种新型的ESP/ABS蓄能器测试装置，包括处在测试回路中的ESP/ABS待测试件，所述测试回路包括与往复运动装置相连的液压钢瓶、比例阀、压力传感器、位移传感器和工控机； 

所述往复运动装置由气动三联件、换向阀、气缸和制动主缸组成，提供测试回路制动液压力的增压/减压； 

所述液压钢瓶置于制动主缸和ESP/ABS待测试件之间，用于调节测试回路液压刚度； 

所述比例阀置于换向阀前，用于控制进入气缸的入口压力； 

所述压力传感器置于ESP/ABS待测试件前，用于监测进入待测试件的入口制动液压力； 

所述位移传感器安装固定在ESP/ABS待测试件上，用于测量活塞 的位移； 

所述工控机用于采集压力传感器和位移传感器的数据，同时能控制整套装置的往复运动以及进行实时监测。 

作为一种优选，所述ESP/ABS待测试件为被测试单元2(即一套带有位移传感器的蓄能器单元组件)；所述测试回路为第一测试回路；第一测试回路由气动三联件、储气罐、手动截止阀、减压阀、比例阀、节流阀、双作用气缸、制动主缸、比例溢流阀、电动截止阀、压力传感器、气动截止阀、气体调压阀、气压压力表、回油过滤器、单向阀和油箱相连构成。 

作为一种优选，所述ESP/ABS待测试件为被测试单元1(即一套蓄能器单元组件)；所述测试回路为第二测试回路；第二测试回路由气动三联件、储气罐、手动截止阀、比例阀、换向阀、节流阀、双作用气缸、制动主缸、过滤器、气动截止阀、钢瓶、压力传感器、截止阀、气体调压阀、气压压力表、回油过滤器、单向阀和油箱相连构成。 

本发明还公开了一种利用上述测试装置进行测试的方法，主要进行蓄能器的PV(压力-体积)曲线的测试，包括以下步骤： 

a)车间气源(6bar)经过气动三联件的过滤和润滑后，进入储气罐，同时打开手动截止阀，使气压能顺利进入该第一测试回路； 

b)气体经过减压阀的减压，到达比例阀和节流阀，经过比例阀调节气压，经过调定的气压进入气缸，气缸活塞杆推动制动主缸活塞，活塞在主缸缸体的运动使制动液产生增压或者减压；制动主缸产生液压初始为0.5bar，然后比例阀再按照工控机设定的程序，按照1bar/s的增压速率使制动主缸增压直至12bar，然后再按照1bar/s的减压速率减压至0.5bar； 

c)经过比例溢流阀和电动截止阀，电动截止阀能由工控机控制连通或者断开，以实现该测试回路的增、减压或者保压，达到压力传感器，记录下进入被测试单元2(即一套带有位移传感器的蓄能器单元组件)的压力并关闭手动截止阀和气动截止阀； 

d)在此同时通过工控机的数据采集软件将压力传感器和被测试 单元2自带的位移传感器的模拟信号采集出来，并经过处理处理后获得传感器的读数，绘制压力-位移曲线； 

e)将位移乘以蓄能器孔圆面积得到体积V，从而得到PV曲线。 

本发明还公开了另一种利用上述测试装置进行测试的方法，主要进行蓄能器的耐久试验，包括以下步骤： 

a)车间气源(6bar)经过气动三联件的过滤和润滑后，进入储气罐，同时打开手动截止阀，使气压能顺利进入该第二测试回路； 

b)气体经过比例阀、换向阀、节流阀进入双向作用气缸，气缸推杆推动制动主缸活塞，活塞在制动主缸缸体内的运动产生增压或者减压；通过工控机调节比例阀从而控制进入双向作用气缸的气流速率，使制动主缸的制动液产生不小于100bar/s的增压； 

c)经过过滤器、气动截止阀、钢瓶到达压力传感器，记录下进入被测试单元1(即一套蓄能器单元组件)的压力，并关闭气动截止阀； 

d)当制动主缸产生的制动液压力达到设定值P后，制动主缸停止加压并保持一段时间，然后工控机控制换向阀换向，气流从双向作用气缸的另一侧进入，使气缸推杆推动制动主缸活塞反向运动，从而使进入被测试单元1的制动液压力降低，直至为0； 

e)重复上述操作，累计循环10000次。 

本发明装置通过气控液简化/节省了测试所需的设备；比例阀可以精确控制小入口压力(0.5-10bar)，模拟汽车制动回路的液压力增压/减压，从而使ESP/ABS待测试件的试验环境和实际使用工况更接近；本发明中的蓄能器的PV性能曲线可以通过工控机内部的数据软件自动处理得到，并且还可以通过PC工控机的程序设定，系统自动测试，从而无需人工操作，节省人力和物力。 

本发明实现了ESP/ABS蓄能器性能的直接、准确、快速测试，相比现有技术，本发明带来的有益效果有： 

(1)采用本发明技术方案后，无需用总成做测试件，对ESP/ABS蓄能器零件的失效能提前预测，降低失效风险。 

(2)简化了测试过程，缩短测试周期，降低测试难度。 

(3)降低了软硬件的复杂度，降低了成本。 

(4)采集的数据更加可靠，测试准确性更高。 

附图说明：

图1为本发明ESP/ABS蓄能器测试装置的三维布置图； 

图2为图1中的测试原理图； 

图3中图1中的测试逻辑框图； 

图4为蓄能器的结构示意图。 

图中：1气动三联件；2储气罐；3手动截止阀；4比例阀；5换向阀；6节流阀；7双作用气缸；8制动主缸；9过滤器；10气动截止阀；11钢瓶；12压力传感器；13截止阀；14手动截止阀；15减压阀；16比例阀；17节流阀；18双作用气缸；19制动主缸；20比例溢流阀；21电动截止阀；22、23压力传感器；24、25气动截止阀，26气体调压阀；27气压压力表；28回油过滤器；29单向阀；30油箱。 

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明进行详细的描述。 

本发明新型的ESP/ABS蓄能器测试装置，包括处在测试回路中的ESP/ABS待测试件，测试回路包括与往复运动装置相连的液压钢瓶、比例阀、压力传感器、位移传感器和工控机等部件，往复运动装置由气动三联件、换向阀、气缸和制动主缸组成，提供测试回路制动液压力的增压/减压；液压钢瓶置于制动主缸和ESP/ABS待测试件之间，用于调节测试回路液压刚度；比例阀置于换向阀前，用于控制进入气 缸的入口压力；压力传感器置于ESP/ABS待测试件前，用于监测进入待测试件的入口制动液压力；位移传感器安装固定在ESP/ABS待测试件上，用于测量活塞的位移；工控机用于采集压力传感器和位移传感器的数据，同时能控制整套装置的往复运动以及进行实时监测。 

结合图1、图2和图3，各部件具体作用说明如下： 

①气动三联件：过滤空气中的水和灰尘，减低压缩空气压力，给下游元器件提供润滑； 

②储气罐：缓冲气体压力、储能； 

③手动/气动/电动截止阀：手动连通、截止该测试回路； 

④比例阀：通过伺服调节进入气缸中的压力，使按照工控机程序设定的速度调节； 

⑤换向阀：具有双向可调的通道，可改变出口的气流方向； 

⑥节流阀：控制进入气缸的气体速度； 

⑦双作用气缸：从活塞两侧交替供气，在一个或两个方向输出力； 

⑧制动主缸：制动主缸主要包括主缸缸体、活塞、活塞推杆等，其工作原理是：主缸缸体内有两个腔，由活塞分割开来，两个腔内存储着制动液体，当外力作用在活塞推杆上，推动活塞在主缸缸体内运动，使腔内的制动液产生增压或者减压； 

另外还有，减压阀：减低进入该测试回路的气体压力；压力传感器：采集测试回路上的制动液压力，并以模拟信息输出给工控机读取压力值。 

采用本发明装置(即ESP/ABS蓄能器测试台)的测试项目及方法： 

ESP/ABS蓄能器关键的作用是为ESP/ABS的快速减压提供足够的空间，为泵的抽油提供足够的背压，这就需要蓄能器有合适的PV曲线(压力-体积曲线)，以及在车辆预期寿命里能够有效工作。 

1.蓄能器的PV(压力-体积)曲线的测试 

测试目的： 

验证蓄能器活塞在不同位置下，对应的压力是否满足ESP/ABS减压阀减压的要求和回油泵抽油的入口压力要求。 

测试回路：利用第一测试回路 

测试方法： 

测试前，在蓄能器挡盖上开一个孔，使位移传感器的推杆伸入蓄能器，接触到活塞，标定此时位移传感器的数值为0。在低压下(制动液压力为0.5)，活塞在蓄能器腔底部，位移传感器读数为0。当制动液压力缓慢增加到P1时(一般小于2.4bar)，活塞开始运动，位移传感器读数由0开始增加；随着制动液压力的升高(升压速率1bar/s)，位移传感器的读数也逐渐变大，当制动液压力增加到P2时(一般小于7.5bar)，位移传感器的读数不再增大而是保持稳定，说明此时活塞已经接触到了挡盖，蓄能器腔充满了制动液。制动液压力继续增大直至10bar，然后开始以1bar/s的速率减压至0。位移传感器和压力传感器分别监测整个过程中活塞位移和进入测试件的压力值。 

测试步骤： 

a)车间气源6bar)经过气动三联件1的过滤和润滑后，进入储气罐2，同时打开手动截止阀14，使气压能顺利进入该第一测试回路； 

b)气体经过减压阀15的减压，到达比例阀16和节流阀17，经过比例阀调节气压，经过调定的气压进入气缸18，气缸活塞杆推动制动主缸19活塞，活塞在主缸缸体的运动使制动液产生增压或者减压；制动主缸19产生液压初始为0.5bar，然后比例阀16再按照工控机设定的程序，按照1bar/s的增压速率使制动主缸19增压直至12bar，然后再按照1bar/s的减压速率减压至0.5bar； 

c)经过比例溢流阀20和电动截止阀21，电动截止阀21能由工控机控制连通或者断开，以实现该测试回路的增、减压或者保压，达到压力传感器22，记录下进入被测试单元2(即一套带有位移传感器的蓄能器单元组件)的压力并关闭手动截止阀24和气动截止阀25； 

d)在此同时通过工控机的数据采集软件将压力传感器22和被测试单元2自带的位移传感器的模拟信号采集出来，并经过处理处理后获得传感器的读数，绘制压力-位移曲线； 

e)将位移乘以蓄能器孔圆面积得到体积V，从而得到PV曲线。 

本发明测试方法的优点： 

应用本测试方法分别直接通过压力传感器、位移传感器对测试件入油口的压力和活塞位移数据持续采集，经过计算得到PV曲线，因此避免了传统测试台通过间接测试制动主缸活塞(测试台上主缸很容易泄漏)位移来换算成ESP/ABS蓄能器活塞位移而导致的测试过程复杂，测量准确性不高，过程因素多而容易失效的风险。 

应用本技术方案通过监测位移传感器读数字出现变化时对应的压力传感器数值可以直接得到蓄能器的开启压力，可以避免传统测试时开启力的捕捉依靠寻找轮缸压力曲线拐点间接得到(受传统测试台管路多和液压刚度不稳定，导致压力测试曲线拐点不存在/不明显)，降低了数据采集的难度。 

应用本技术方案可以通过比例阀控制进入测试件的小压力(0.5bar-12bar)，然后缓慢增压，避免传统测试台无法准确控制测试件入口小压力的问题； 

2.蓄能器耐久试验 

测试目的： 

验证ESP/ABS蓄能器在汽车10-15年预期寿命里，是否会发生疲劳失效。 

测试回路：利用第二测试回路 

测试方法： 

测试前，活塞在蓄能器腔底部，然后制动主缸开始向测试件加压(以100bar/s的速率)，当达到设定的压力值P后，制动主缸停止加压，并保持一段时间，然后开始以100bar/s的速率减压，直至将压力减为0。整个增压、保压、减压的全过程时间为3.6s。重新上述步骤10000次。 

测试步骤： 

a)车间气源(6bar)经过气动三联件1的过滤和润滑后，进入储气罐2，同时打开手动截止阀3，使气压能顺利进入该第二测试回路； 

b)气体经过比例阀4、换向阀5、节流阀6进入双向作用气缸7，气缸推杆推动制动主缸8活塞，活塞在制动主缸8缸体内的运动产生增压或者减压；通过工控机调节比例阀4从而控制进入双向作用气缸7的气流速率，使制动主缸8的制动液产生不小于100bar/s的增压； 

c)经过过滤器9、气动截止阀10、钢瓶11到达压力传感器12，记录下进入被测试单元1(即一套蓄能器单元组件)的压力，并关闭气动截止阀13； 

d)当制动主缸8产生的制动液压力达到设定值P后，制动主缸8停止加压并保持一段时间，然后工控机控制换向阀5换向，气流从双向作用气缸7的另一侧进入，使气缸推杆推动制动主缸8活塞反向运动，从而使进入被测试单元1的制动液压力降低，直至为0； 

e)重复上述操作，累计循环10000次。 

本发明测试方法的优点： 

应用本技术方案可以快速的对汽车10年寿命过程中ESP/ABS蓄能器的疲劳寿命进行有效测试，而传统测试台上无法有效进行疲劳寿命试验。 

最后，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其流程、技术内容所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种新型的ESP/ABS蓄能器测试装置，包括处在测试回路中的ESP/ABS待测试件，其特征在于，所述测试回路包括与往复运动装置相连的液压钢瓶、比例阀、压力传感器、位移传感器和工控机；

所述往复运动装置由气动三联件、换向阀、气缸和制动主缸组成，提供测试回路制动液压力的增压/减压；

所述液压钢瓶置于制动主缸和ESP/ABS待测试件之间，用于调节测试回路液压刚度；

所述比例阀置于换向阀前，用于控制进入气缸的入口压力；

所述压力传感器置于ESP/ABS待测试件前，用于监测进入待测试件的入口制动液压力；

所述位移传感器安装固定在ESP/ABS待测试件上，用于测量活塞的位移；

所述工控机用于采集压力传感器和位移传感器的数据，同时能控制整套装置的往复运动以及进行实时监测。

2.根据权利要求1所述新型的ESP/ABS蓄能器测试装置，其特征在于，所述ESP/ABS待测试件为被测试单元2(即一套带有位移传感器的蓄能器单元组件)；所述测试回路为第一测试回路；第一测试回路由气动三联件(1)、储气罐(2)、手动截止阀(14)、减压阀(15)、比例阀(16)、节流阀(17)、双作用气缸(18)、制动主缸(19)、比例溢流阀(20)、电动截止阀(21)、压力传感器(22)(23)、气动截止阀(24)(25)、气体调压阀(26)、气压压力表(27)、回油过滤器(28)、单向阀(29)和油箱(30)相连构成。

3.根据权利要求1所述新型的ESP/ABS蓄能器测试装置，其特征在于，所述ESP/ABS待测试件为被测试单元1(即一套蓄能器单元组件)；所述测试回路为第二测试回路；第二测试回路由气动三联件(1)、储气罐(2)、手动截止阀(3)、比例阀(4)、换向阀(5)、节流阀(6)、双作用气缸(7)、制动主缸(8)、过滤器(9)、气动截止阀(10)、钢瓶(11)、压力传感器(12)、截止阀(13)、气体调压阀(26)、气压压力表(27)、回油过滤器(28)、单向阀(29)和油箱(30)相连构成。

4.一种根据权利要求2所述测试装置的测试方法，进行蓄能器的PV(压力-体积)曲线的测试，包括以下步骤：

a)车间气源(6bar)经过气动三联件(1)的过滤和润滑后，进入储气罐(2)，同时打开手动截止阀(14)，使气压能顺利进入该第一测试回路；

b)气体经过减压阀(15)的减压，到达比例阀(16)和节流阀(17)，经过比例阀调节气压，经过调定的气压进入气缸(18)，气缸活塞杆推动制动主缸(19)活塞，活塞在主缸缸体的运动使制动液产生增压或者减压；制动主缸(19)产生液压初始为0.5bar，然后比例阀(16)再按照工控机设定的程序，按照1bar/s的增压速率使制动主缸(19)增压直至12bar，然后再按照1bar/s的减压速率减压至0.5bar；

c)经过比例溢流阀(20)和电动截止阀(21)，电动截止阀(21)能由工控机控制连通或者断开，以实现该测试回路的增、减压或者保压，达到压力传感器(22)，记录下进入被测试单元2(即一套带有位移传感器的蓄能器单元组件)的压力并关闭手动截止阀(24)和气动截止阀(25)；

d)在此同时通过工控机的数据采集软件将压力传感器(22)和被测试单元2自带的位移传感器的模拟信号采集出来，并经过处理处理后获得传感器的读数，绘制压力-位移曲线；

e)将位移乘以蓄能器孔圆面积得到体积V，从而得到PV曲线。

5.一种根据权利要求3所述测试装置的测试方法，进行蓄能器的耐久试验，包括以下步骤：

a)车间气源(6bar)经过气动三联件(1)的过滤和润滑后，进入储气罐(2)，同时打开手动截止阀(3)，使气压能顺利进入该第二测试回路；

b)气体经过比例阀(4)、换向阀(5)、节流阀(6)进入双向作用气缸(7)，气缸推杆推动制动主缸(8)活塞，活塞在制动主缸(8)缸体内的运动产生增压或者减压；通过工控机调节比例阀(4)从而控制进入双向作用气缸(7)的气流速率，使制动主缸(8)的制动液产生不小于100bar/s的增压；

c)经过过滤器(9)、气动截止阀(10)、钢瓶(11)到达压力传感器(12)，记录下进入被测试单元1(即一套蓄能器单元组件)的压力，并关闭气动截止阀(13)；

d)当制动主缸(8)产生的制动液压力达到设定值P后，制动主缸(8)停止加压并保持一段时间，然后工控机控制换向阀(5)换向，气流从双向作用气缸(7)的另一侧进入，使气缸推杆推动制动主缸(8)活塞反向运动，从而使进入被测试单元1的制动液压力降低，直至为0；

e)重复上述操作，累计循环10000次。

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