Detection of oil level deviations in hydraulic dampers of an articulated bus

Sammanfattning: En stor del av Scanias ledbussar har motorn monterad i den bakre delen av bussen vilket innebär att den bakre delen puttar den främre delen framför sig. Bussens främre och bakre del är sammanbundna med en ledenhet. I ledenheten sitter två hydrauliska cylindrar avsedda att verka som dämpare vid vridning av leden. Scanias styrsystem ACS, Articulation Control System, reglerar de semiaktiva dämparnas styvhet utifrån parametrar så som ledvinkel, ledvinkelhastighet och fordonshastighet. För att systemet ska fungera optimalt bör ingen av dämparna ha en låg oljenivå. Syftet med detta examensarbete är att ta fram en metod för att under körning detektera om oljenivån i någon av dämpcylindrarna i ledenheten avviker från den nominella. En felaktigt låg oljenivå tyder på att läckage av hydraulolja har förekommit och att dämparens funktion därför är begränsad vilket kan innebära en säkerhetsrisk i vissa situationer. Den första delen av examensarbetet beskriver mätningar på en dämpare monterad i provrigg samt två dämpare monterade i buss. Mätningarnas syfte är att försöka fastställa hur en låg oljenivå yttrar sig i dämparens beteende. Det viktigaste resultatet av mätningarna är att en dämpare med en låg oljenivå som utsätts för en påtvingad rörelse uppvisar en långsammare uppbyggnad av trycket i den cylinderkammare som under rörelsen utsätts för kompression. Detta förklaras med hjälp av den effektiva tryckmodulen för en vätska som sjunker då en större mängd gas inblandas i vätskan. Detta resulterar i en avsaknad av dämpkraft i början av varje rörelse. En black-boxmodell för att kunna estimera trycket i nämnda kammaren utifrån ledvinkel och styrsignal tas fram och en stoppregel används för att detektera avvikelser mellan det modellerade trycket och det verkliga. För att undvika falska varningar från stoppregeln görs algoritmen selektiv så att den för varje sväng som bussen gör utvärderar om modellen kan anses vara giltig under svängen och om resultatet därmed bör bidra till diagnosen av dämparen. Efter tillräckligt många giltiga detektionstillfällen anses dämparen ha en för låg oljenivå. Algoritmen implementeras först i Matlab och sedan i C-kod för att kunna testas på en verklig styrenhet i buss. Slutsatsen blir att den framtagna metoden är lovande men måste testas mera. Tester indikerar klart att metoden fungerar men även att en del utveckling återstår innan den är tillräckligt pålitlig.