基于嵌入式系统的汽车制动部件密封性的研究

摘 要：汽车制动效果的好坏汽车制动部件的密封性是主要影响因素之一。文章研究了基于嵌入式系统平台的汽车制动部件的气压密封性测试系统。该系统采用了高精度的气压传感器和高可靠性的气压电磁阀为基本元件作为测试的回路，通过气压直压测试的方法对汽车制动部件进行快速测试。该系统具有便携、微型、成本低等优点。

关键词：制动；密封性能；嵌入式系统；测试

1 前言

汽车制动系统是车辆安全性的最主要表现之一，随着汽车技术的进步和汽车速度的不断提高以及人们对安全性要求的不断增强，对汽车制动性能的要求也越来越高[1]。如果汽车在制动过程中某些制动部件如制动主缸、制动分泵等密封不良，就会使汽车制动器总成出现渗漏现象，从而降低制动力，使制动效果降低。严重的可能会造成交通事故[2]，造成惨重的人身和财产损失。因此研究汽车制动部件的检测仪就显得非常有应用价值和现实意义。目前检测汽车产品的密封性能的设备大多采用单片机或是工控机等硬件设备。该仪器的缺点是成本高（一般需要上万元）、携带不方便。因此研制具有小型化、携带方便、成本较低特点的基于嵌入式系统的检测仪器是当前的研发重点。

2 嵌入式系统软件设计

嵌入式系统[3-4]是指嵌入于各种设备及应用产品内部、用于执行独立功能的专用计算机系统。在便携式电子类产品中，触摸屏的应用很广泛，已经逐渐取代了传统键盘成为嵌入式系统的输入设备[5]。因为触摸屏具有轻便、小巧、方便灵活等優点。基于ARM16/32位微处理器具有超低功耗，处理速度快，价格低廉等特点，其市场占有率目前已经达到80%，世界上绝大多数IC制造商都推出了自己的ARM结构芯片[6]。本系统基于ARM架构嵌入式芯片SamsungS3C44B0X的触摸屏按照产品测试的要求进行了软件界面的设计。设计界面如图1、图2所示。

图1 设计初界面 图2 参数设计界面

3 密封性检测系统原理

该系统以嵌入式系统为测试控制平台，测试回路采用高精度的气压传感器和高可靠性的气压截止阀作为基本元件，通过气压直压测试的方法对汽车水泵进行快速测试。如果在一定时间内测试回路中的气压保持不变，则这个水泵的密封性是合格的，如果气压下降，则这个水泵的密封性不合格，存在泄漏之处。

该仪器系统由工作台、装夹系统、嵌入式系统、数据采集处理模块、测试系统、控制系统等组成。其中测试系统的气动回路的原理图如图3所示。

图3 气动回路原理简图

在检测过程中，操作人员根据嵌入式触摸屏上的信息给出启动信号后，控制模块将根据内部设定的程序依次执行装夹、充气、平衡、检测、排气的过程，然后做出合格/不合格的判断。

（1）装夹。在整个测试过程中，首先将汽车制动部件放置到夹具上，然后根据程序夹具会自动进行装夹。如果装夹牢固符合要求，显示进行下步操作，如果装夹不合格，防止发生意外，设备会处于停止工作状态，直至装夹符合要求为止。

（2）充气。待测物为要检测的汽车制动部件，标准物为与待测物容积相同的无缝钢管。电磁阀SV1是常闭的，电磁阀SV2和SV3为常开的。按照触摸屏上的提示进行系统调试，调整好测试行程后，通过压缩机向标准容器及测试产品内充气，设定一定压力的空气，当压力达到设定值后电磁阀SV1打开，压缩空气进入系统，通过常开电磁阀SV2和SV3分别向标准物和待测物内充气。

（3）平衡。根据设定的时间和压力，待测物和标准物充气完成后，差压传感器检测待测物与标准物内压力差，如果为零并且稳压一定时间后保持恒定不变的时候，电磁阀SV2和SV3就会自动关闭，切断气源停止加压，进入保压过程，进而进行下一过程-检测过程。

（4）检测。通常在该过程中做出有无小泄漏的判断，如果有大的泄漏，在上一步平衡过程中会发现，差压传感器会出现迅速的反应，所以大的泄漏较容易发现，该系统主要对细微的泄漏进行综合检测，确保产品的合格率以及汽车行驶安全性。该过程中实时检测泄漏引起的差压变化，并显示泄漏气压、测试时间。在设定时间内，压力下降量超过设定的上限时，自动报警，指出该产品为合格品，绿色等亮。如果合格就累积合格的数量，进行下一个产品的检测，如果不合格就发出“滴滴”的报警声，嵌入式触摸屏上将有红色灯闪烁进行提醒，同时系统停止继续检测。如图4，图5所示。

图4 合格界面 图5 不合格界面

（5）排气。检测结束后，将汽车制动部件和标准物内的空气排放到大气中。然后准备进行下一产品的密封性检测。通常生产厂家只有提供这样的检测报告，才能保证产品的合格。

4 结束语

文章提出了一种采用嵌入式系统测试汽车部件密封性的测试系统。实验表明，该系统可精确测试汽车部件的密封状况，保证了产品质量的可靠，降低了操作人员的劳动强度和检测结果的主观性，提高了行车的安全性。此外采用嵌入式系统的低成本小型集散测控系统结构的思路，对今后系统设计的集成化、小型化具有积极的借鉴意义。随着技术的进步和劳动力的缺乏，在线实时测试、检测出不密封的部位，同时对合格品进行包装这样的流水线设备是今后的发展趋势。

参考文献

[1]吴华程，张新政，袁从贵.ARM嵌入式系统的工控机架构及其在测控技术中的应用[J].广东自动化与信息工程，2005（3），35-37.

[2]陈巨涛.ARM+DSP嵌入式仿真平台的开发及其在实时仿真中的应用[D].上海海事大学，2004

[3]叶雷.基于嵌入式系统设计[D].电子科技大学，2005

[4]崔龙，周启明，江文瑞.基于ARM的实时测控系统开发平台[J].单片机与嵌入式系统应用，2003（1），206-209.

[5]彭华成.基于ARM的多功能测控平台研究[D].华中科技大学，2007

[6]罗雪莲，宋树祥.基于ARM的嵌入式系统触摸屏设计[J].电气时代，2004（12）.72-74.

作者简介：朱桂英，女，硕士，讲师，研究方向：汽车电子技术等。