Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Detection of oil level deviations in hydraulic dampers of an articulated bus
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2010 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Detektering av avvikelser i oljenivå hos hydrauliska dämpare i en ledbuss (Swedish)
Abstract [sv]

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.

Abstract [en]

A major part of Scania articulated buses have a rear mounted engine which means that the rear

part of the bus is pushing the front part in front of itself. The rear is connected to the front

through an articulation unit that includes two hydraulic cylinders meant to work as dampers on

the rotating motion around the vertical axis of the joint. The Articulation Control System, ACS,

controls the stiffness of the semi-active dampers by reading the articulation angle, angular

velocity, the vehicle velocity and more. For the control system to work as intended none of the

dampers are allowed to have a low oil level.

The purpose of this thesis is to develop a method for real-time detection of low oil levels in any

of the dampers. A low oil level implies that there has been a leakage and that the damper might

be suffering from a limited functionality which could be considered a safety risk in certain

situations.

In the first part of the thesis an analysis of several tests done on a damper mounted in a test rig

and on two dampers mounted in a bus are presented. The purpose of these tests is to develop an

understanding of how the normal behaviour of a damper differs from the behaviour of a damper

with less oil in it. The most important result is that when a damper with a low oil level is subject

to a forced motion the pressure builds up slower in the cylinder chamber under compression than

in the regular case. This is explained by the effective bulk modulus variation due to the larger

proportion of gas in the oil and results in a decrease of damping force during the beginning of

each motion.

A black-box model is developed to be able to estimate the pressure in the mentioned cylinder

chamber from the articulation angle and control signal of the damper and a stop rule is used for

detection of errors between the estimated and the real pressure. To avoid false warnings from the

stop rule the algorithm is constantly considering if the model is valid in the situation and if the

results should contribute to the diagnosis of the damper. After a certain amount of valid warnings

the oil level in the damper is considered low.

The algorithm is implemented in Matlab and in C for testing on a control unit in a bus. The

conclusion is that the presented method is promising but that further testing is needed. Tests

verify the functionality of the method but in order to make the method more reliable more work

is needed.

Place, publisher, year, edition, pages
2010.
Series
MMK 2010:38 MDA 371
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-99321OAI: oai:DiVA.org:kth-99321DiVA: diva2:541933
External cooperation
Scania CV AB,Oscar Robertsson
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-07-26 Created: 2012-07-26 Last updated: 2012-07-26Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Johan Tholén(1639 kB)201 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1639 kBChecksum SHA-512
c7725054f8005cbe25a344d22ca8b9b1f317475649c9533d0ece5d527b323b19eed62952b2046f6e1f862c4ff2fbab405aa078a286e585eefd9484b456ff3300
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 201 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 65 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf