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ABS关键部件故障分析与检测方法
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本文将ABS失效部件的模型与系统通过AMEsim仿真，再通过观测对比仿真输出和实际ABS输出是否有差异，来判断ABS是否有同样部件失效的情况发生，从而实现快速准确地定位ABS中的故障部位。 在ABS产品开发阶段，为了确定ABS液压零件的可靠性，在试验室利用半实物仿真试验台对ABS的液压综合性能进行故障分析，将很难通过实验方法来单独检测的部件（例如阀的泄漏等）是否失效的工作，转化为先将失效部件的模型与系统用AMEsim仿真，通过观测对比仿真输出和实际ABS输出是否有差异，来判断ABS是否有同样部件失效的情况发生。从而实现快速准确地定位ABS中的故障部位，并且设计出具有针对性的测试方法，比如对ABS电磁阀密封性进行测试的方法，对泵抽吸功能进行测试方法等。半实物仿真试验台的测试方法已成为ABS总成试验的必要手段。 ABS失效及失效模式分析 ABS制动系统在车辆上失效，其现象就是无法根据车辆的运动状态相应地调节制动力的大小，导致车轮出现抱死。ABS失效最容易发生的行车事故会出现下述几种情况：转向盘操纵不灵，严重时出现车辆打转现象；操纵灵敏性下降，达不到转向要求；制动距离延长，超过一般的制动距离。 
造成ABS失效的原因多种多样，但总的来讲可以归结为两类：液压调节器故障和电子控制单元故障。本文重点讨论的是对ABS液压调节器失效。在ABS制动系统失效分析中我们引入了DFMEA-设计（Design）FMEA方法。
FMEA的风险通常分为致命风险、严重风险、中等风险、最小风险四个等级，并根据风险大小等级的不同而采取不同的措施。FMEA风险等级的评判除少数特例外，是依据RPN值的大小来决定的，RPN值越大，风险越大。不同的置信度，风险定级的RPN值也不同。RPN=（s）×（0）×（D）（是严重度、发生频度、检测度之积（通常各分为10个等级）。
在分析ABS的潜在失效模式以后，就需要试验手段来对失效状态进行控制探测。本文所采取的方式如下：
1．采用仿真的方式对ABS液压部件建模
ABS的液压模型必须与实际ABS产品相一致，如电磁阀孔径、抽吸泵直径、泵电机转速等参数的设定采用实物测量或实验的方法获得。模拟ABS在保压工况下工作的状态和ABS泄压时的工作状态，并得出一组压力曲线。模拟电磁阀泄漏和抽吸泵失效时ABS在保压工况下的工作状态和ABS泄压时的工作状态，并设计一段对电磁阀保压性能和泵抽吸功能进行测试的脚本文件（Script），得到失效ABS的液压仿真结果。
2．选取ABS实物，对ABS功能部件进行台架测试
选取电磁阀有泄漏和抽吸泵功能失效的ABS实物，安装到半实物仿真系统试验台上，输入与仿真模拟试验相同的测试脚本文件（Script），对ABS的保压工况和泄压工况在试验台上进行测试，并得到实际的压力曲线。
3．对比虚拟仿真结果和实际测量结果确定ABS失效部件
通过对比虚拟仿真结果和实际结果是否有差异，就可以判断ABS是否有同样部件失效的情况发生，从而实现快速准确地定位ABS中的故障部位。同时验证设计测试脚本的准确性。
ABS建模与仿真试验
ABS液压系统的高频响应性能很大程度上取决于ABS电磁阀的动态响应特性，动铁和阀芯可以视为有限位运动的质量块，受电磁力、弹簧力、液压力、冲击力和粘滞力等作用。电磁阀的线圈通电后产生电磁力，用来控制电磁阀的开关状态。
参数的设置是利用AMESim软件搭建模型的重要环节，根据选取的实际ABS实物的测量和试验数据，进行参数设置如表3所示，仿真时间为6s，仿真间隔为0.001s，运行类型为单独运行。
首先针对ABS常开阀密封性进行模拟仿真，电磁常开阀和常闭阀在ABS制动系统中是一对比较关键的部件，对于整个制动系统的压力保持，压力升、降有重要影响。对其密封性进行模拟，模拟设计的方案就是电磁常开阀和常闭阀在保压工况下的密封性能。
对ABS常开阀泄漏的工况进行模拟仿真，设定常开阀的泄漏量为0.9cc/s，仿真结果显示，制动钳压力曲线在保压过程中缓缓上升，表明常开阀有泄漏，对主缸压力无法有效密封。ABS常闭阀密封性测试的仿真模拟检测的是在主缸压力160bar工况下，制动钳压力被限制在110bar附近的保压状况，主缸和制动钳的压力差被限制在40bar左右。模拟结果显示，制动钳压力曲线为一段水平直线，表明仿真状态下，ABS常开阀和常闭阀无泄漏。设定常闭阀泄漏率为0.18cc/s，对ABS常闭阀泄漏工况下密封性测试结果显示，制动钳压力曲线为缓缓下降的斜线，表明ABS常闭阀在泄漏的工况下进行密封性测试时，无法对制动钳压力进行有效保压，制动钳压力缓慢下降。在此仿真过程中常开阀输入信号参数无变化。
回流泵的抽吸能力仿真模拟，要求模拟ABS在总泵处在高压（160bar）的状态下，回流泵抽吸油液迅速返回制动总泵的能力。对ABS回流泵抽吸性能测试进行模拟的仿真的同时，带入了抽吸泵失效的模拟结果。对ABS的抽吸泵pump进行液压仿真模拟，抽吸泵正常工作时制动钳上的压力变换曲线显示，制动钳的160bar制动力在0.2s内被抽吸泵抽到0bar。模拟抽吸泵完全失效的一种极端失效状况下的抽吸泵工做情况显示，制动钳的压力下降到80bar时停止下降。在抽吸泵完全失效状况下，抽吸泵对制动钳的泄压能力会受到很大影响。
ABS半实物仿真系统试验台测试
测试台架的设计目的：对ABS液压控制器各个关键部件进行失效模式探测控制。试验台需要满足对ABS泵、ABS减压阀和ABS增压阀进行功能测试的能力。
试验台不需要传感器的信号输入。包括轮速传感器信号在内的所有传感器信号都由一系列OCM（output control manager）信号所替代。即在台架试验过程中，电控单元无需通过传感器信号来判断各个电磁阀和电机的动作，只需要接受试验台的OCM脚本文件的命令就可以了。
试验台架可以根据试验目的任意编写测试脚本文件，所具有的功能有：ABS控制逻辑的研究、ABS液压系统动态特性的研究、ABS传感部件的研究、ABS性能评价。
以仿真实验的输入要求为依据，使用ABS半实物仿真系统试验台对ABS常开阀密封性进行验证。为了实现测试目的，选取的测试样件的左后常开阀（LP）和右后常开阀（RR）有泄漏，泄漏率大概在0.1cc/s，其它部件正常。
按照仿真模拟试验的条件，常开阀液压密封性测试的液压条件为：在主缸提供高压液压（16MPa）的同时，电磁常开阀必须通电处于受激励状态，而电磁常闭阀和泵电机不通电，处于常规状态。主缸所提供的高压压力保持6s，测量制动负载在主缸提供高压时间内的压力升。按测试需求，设计常开阀受压的OCM脚本文件。
为了测试常开阀的密封性，需要液压源施加一个压力，压力源的升压速度设定为500bar/s，在加压的同时常开阀通电，通电1s后压力源的输出压力已经稳定，这时常闭阀断电20ms，让测试负载有一定的压力值。然后常闭阀再继续通电，时间持续3s，此时ABS处于常闭阀隔离主缸压力状态，负载压力保持一个低压水平。判断从3.5s～6s之间的压力变化率s和压力升△p。
因选取的实际ABS样件左后常开阀（LR）和右后常开阀（RR）有0.1cc/s的泄漏，实际测试结果中的曲线1和曲线2表明在常闭阀保压过程中，有明显的常开阀泄漏，负载压力有不断上升的趋势，表明检测到常开阀泄漏的状态。通过实际结果和模拟结果的对比，证明按照液压模型设计的测试方法可以准确检出ABS常开阀泄漏的失效情况。
电磁常闭阀密封性试验的液压状态与常开阀密封性的液压状态类似。所不同的是，测试常开阀泄漏需要主缸压力高，负载压力低。主缸和负载之间压力差较大，容易测出常开阀的泄漏。而常闭阀的测试所需要的条件是负载压力必须比较高，最好超过100bar，在这样的条件下利用常闭阀对负载压力进行保压，容易测出常闭阀是否泄漏。选取的样件的左后常闭阀（LR）有0.1cc/S的泄漏。
按照模拟试验的输入条件，常闭阀测试的液压条件为：压力源提供恒定的制动压力，同时抽吸泵工作，将ABS内部制动液排空。当负载压力稳定后，常开阀通电关闭，常闭阀也保持关闭状态，ABS处于保压状态保持负载压力不下降。所设计的OCM逻辑曲线。
为了测试常闭阀的密封性，需要让负载处于高压状态下，压力源的升压速度设定为50MPa/s，在压力升到16MPa时电磁常开阀通电，压力源保持压力不变，电磁阀通电时间持续3s，这时ABS处于保压阶段。负载的压力完全靠常闭的阀密封来保持稳定不下降。P1是8.5秒时各个负载的液压值，P2是10.5秒时各个负载的液压值。按照公式可以计算出四个负载保压时的压力变化率。
因选取样件的左后常闭阀（LR）有0.1cc/s的泄漏。查看实际测试结果中，压力曲线有明显的压力下降趋势，表明试验件在保压过程中常闭阀泄漏，负载压力无法保持，压力缓慢下降。对比台架测试结果和模拟常闭阀泄漏的曲线图，模拟曲线结果与实际测试结果相吻合。通过实际结果和模拟结果的对比，证明按照液压模型设计的测试方法可以准确检出ABS的常闭阀泄漏。
根据模拟试验的输入条件，当总泵压力升高到测试压力值时，常开阀关闭，常闭阀打开，回流泵电机同时开启。制动负载的压力随着回流泵工作同时快速下降。在不考虑其他因素影响的状态下，制动负载压力会在很短时间内下降到0左右，并在这个压力值附近震荡。记录回流泵开启的时间和制动负载压力到最低点的时间。就可以计算出所测试的回流泵的抽吸能力是否到达要求。试验过程的OCM脚本文件设计。
因选取的ABS测试样件一侧的抽吸泵有衰减，而另一侧抽吸泵完好。从台架试验结果图可以看到抽吸泵有功能衰减的结果曲线2、曲线3，其负载压力在测试中无法迅速下降，而另一侧抽吸泵完好的负载压力曲线1、曲线4，其负载压力能迅速下降，对比液压模拟仿真曲线图，证明泵抽吸功能测试的台架试验方法可行，该测试方法可以对ABS抽吸泵的功能进行失效评估。
结论与展望
液压仿真和ABS液压试验台结合的方式，对ABS制动系统关键部件的故障分析具有强大的辅助功能。建立一个与实际测试ABS相似度较高的液压仿真模型，可以为台架试验提供前期的设计思路并可以得到模拟的试验结果。相比在试验台架上直接对新实验方法进行验证要迅速方便的多。ABS液压试验台可以对要测试部件有针对性的编写测试脚本文件，减少了试验环节对试验台的依赖，缩短了试验周期提高效率。
随着对车辆安全性能要求的不断提高和对车辆安全性能的不断重视，ABS系统作为车辆制动系统的重要部件，其普及性越来越高。相应的，对ABS性能测试的要求就越来越多。针对ABS系统的测试要求，有效利用液压仿真建模和编写相对应的测试程序并确定故障部件是未来的工作重点。相信在不久的将来随着对ABS系统的深入了解，对ABS的测试能力会有进一步的提高。
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