ASR补气电磁阀故障分析及改进措施研究

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随着汽车电子控制技术的不断发展，以及对汽车行驶安全性要求的不断提高，ASR驱动防滑系统作为汽车防滑控制的安全装置，已被广泛应用于现代汽车上。它不仅可以保证汽车在附着路面上起步、加速、转弯行驶的稳定性，也可以提高汽车加速性能的主动安全性，从而在很大程度上提升了汽车的制动性能 也j。

ASR补气电磁阀作为汽车驱动防滑系统的重要部件，-旦出现故障将会导致汽车驱动轮因滑动而损失动力或因过大动力输出造成的人机伤亡事故 j。

本文对 ASR补气电磁阀在设计和使用中出现的主要故障进行了详细分析，并从模具调整、结构改进、吸合间隙调整等方面进行了改进。改进后各项指标均已达到要求，对保证 ASR系统稳定运行是实用有效的。

1 ASR补气电磁阀使用工况及结构① 标称电压：24 V(DC)；② 工作电压：l6 V≤U<32 V(pc)；③ 气压范围：0.10-1.25 MPa；④ 工作电流：0.4 A≤，≤0.5 A(环境温度20 oC，DC24 V)；⑤ 使用温度范围：-40-100 oC：⑥ 使用寿命：3O万次。

ASR补气电磁阀主要由电磁头组件、阀芯组件、弹簧、阀体组件、插座组件及导磁片等部分组成，其结构如图 1所示。

2 故障分析及改进提升ASR补气电磁阀主要故障为：① 上挡铁与外壳冲压处漏气故 障；② 电磁头不导通、不绝缘故障；③ 电磁阀吸合迟缓或无法吸合故障；④ 插座组件与外壳结合处漏气故障等。目前，经各方面原因查找，已将上述主要故障解决，且改进效果显著。

图1 ASR补气电磁阀结构图2.1 上档铁与外壳冲压处漏气故障1)故障现象及分析上档铁与外壳冲压处漏气主要原因为 616×2.650形圈压缩不到位，漏气部位如图2所示。

图2 漏气故障部位示图收稿 日期 ：2012-09-11作者简介 ：李敏哲(1979-)，男，陕西西安人，工程师，硕士 ，主要从事汽车用阀门、开关设计开发、石化特种阀门设计开发等方面的工作。

l16 液压与气动 2013年第3期对影响16×2.65的 0形圈压缩量的零部件关键尺寸进行统计，统计结果如表 1所示。

表 1 关键尺寸统计结果序号 项目 数量/件 均值/mml 电磁线圈总长 50 49.32 外壳上端面壁厚 50 1.83683 外壳上表面-插座孔中心距 50 33.7689因电磁线圈上端到外壳上端内壁之 间设计有0.1 mm间隙，故结合表 1电磁头塑封理论合模尺寸为51.24 mm。而实际模具为上下分模，且外壳上表面到插座孔中心距为 33.77 mm，所以工装垫片上表面到插座孔中心距应为 17.47 mm。因此，塑封时理论合模尺寸如图3所示。

)<. n f， ，入 口图 3 电磁 头塑封模具示 图而实际注塑时，10 mm限位橡胶垫圈”需长期经受230℃高温影响，老化变形严重，使得外壳上表面到插座孔中心合模尺寸变为 35.3 mm，电磁头塑封实际合模尺寸变为 52.8 mm。因此，电磁头组件塑封时必定会产生跑模现象，电磁线圈会随着注塑料流动向下移动，造成其上端面与外壳上端内壁间隙增大至52.8- 51.241.56 mm，使得 16×2.65的 0形圈密封失效，上挡铁与外壳冲压处漏气。

2)改进措施鉴于此问题，将原来的10 mm限位橡胶垫圈”更换为 10 mm不锈钢板”后此故障再无出现，改进效果验证结果如表 2所示。

2.2 电磁头不导通、不绝缘故障1)故障现象与分析ASR补气电磁阀电磁头组件在装配过程中需要将电磁线圈引线、双向击穿二极管、电阻和插座组件在插针后端进行焊接连接，如果焊点焊接不可靠将导致电磁头塑封后出现不导通、不绝缘及单点导通等故障，故障现象统计如表3所示。

表2 上挡铁与外壳冲压处漏气故障改进验证结果项 目 故障现象 数量/件上活门座漏气 0刘伟(装配) 出口漏气 O时间：201105插座处大漏气 7 数量：8O件上挡铁与外壳冲压处漏气 0上活门座漏气 0出口漏气 O王兰(装配) 插座处大漏气 l1时间：201105上挡铁与外壳冲压处漏气 0 数量 ：220件不绝缘，或内部短路 6插座被压裂 2表3 电磁头不导通、不绝缘故障统计结果项 目 数量/件 故障现象 备注未注塑 2 焊点脱落批 次：20110522 13 不导通数 量：495件已注塑 2 单点导通 故障率 ：4.65%6 不绝缘实际装配发现，插针对焊接口不便于穿线，且表面镀银，采用常规焊丝和电烙铁在插针后端面焊接难以保证焊点可靠性，如图4所示。随后提出采用高温焊丝配大电流电烙铁来解决焊接问题，但后续生产中此故障仍然在5%左右，且焊接效率低、返工率高及劳动强度大。因此，插座组件插针对焊接口设计不合理是导致此故障的主要原因。

焊线对接接口/曰E三焊接点脱落图4 改进前插针对焊接口及焊点脱落图2)改进措施从提高焊接效率、避免返工及降低劳动强度等方面考虑，对原插针对焊接口结构重新设计 ，并可选用常2013年第 3期 液压与气动 1 17规焊丝及电烙铁保证焊接可靠性，改进后插针对焊接口如图5所示。后续故障统计发现，此故障已完全杜绝，且焊接效率提高了 60%，焊接耗时对比如表 4所示 。

焊线对接接VI差船回 焊接后图5 改进后插针对焊接口图表4 插座组件焊接耗时对比结果项目 单件焊接用时/s 操作人改进前 300(5 min) 王兰改进后 120(2 min) 王兰2.3 电磁 阀吸合迟缓或无法吸合故障1)故障现象及分析针对此故障，对影响电磁阀吸合间隙的零部件关键尺寸进行统计，并计算尺寸链。尺寸统计结果如表5所示，理论尺寸链计算结果与实际尺寸链计算结果对比如图6所示。

图6结果显示：按统计零件实测尺寸最小值计算得实际吸合问隙为 1.07 mm，实测尺寸平均值计算得实际吸合间隙为 1.18 mm，实测尺寸最大值计算得实际吸合间隙为 1.12 mm。以上数值均超出了吸合间隙目标值0.5-0.8 mm，所以电磁阀吸合性能可靠性严重受到影响，成品-次交验合格率 53%(2011年 6月装配320件统计结果)。

t0 0 0 。]4-f图纸理论尺寸 实际测量尺寸最小值 实表 5 电磁阀吸合间隙关键尺寸统计结果统计零件 关键尺寸 统计结果Eq3.086导磁片 63 Min3.06.Max3.1Eq42.142阀芯组件 (42.1) Min42.1.Max42.26Eq12.215阀体组件 12±0.1 Min12.03.Max12.22Eq0.5140.5Min0.44.Max0.58上挡铁Eq21.522521.5± 0.1Min：21.48.Max 21.56Eq50.055外壳 49.9±0.05 Min50.Max50.2统计数量：50件备注 统计时间：20111024吸合间隙目标值 ：0.5-0.8 mm2)改进措施将现有导磁片厚度尺寸从 3 mm”返修到62.650.05/0”，以使电磁阀实际吸合间隙满足吸合间隙目标值的要求。调整后电磁阀吸合间隙对比如图7所示，导磁片尺寸调整如图8所示，调整后尺寸测量记录如表 6所示。

图 8对比结果显示：按统计零件实测尺寸最小值计算得实际吸合间隙为 0.61 mm，实测尺寸平均值计算得实际吸合间隙为 0.72 mm，实测尺寸最大值计算得实际吸合间隙为0.7 mm，满足了吸合间隙目标值的要求。据统计电磁头可吸合率达到 100%，成品-次交验合格率达到了92%以上(2011年 11月 ～2012年1月先后装配 1500多件统计结果)，其余 8%为故障④。

图 6 理论、实际尺寸链计算结果对比际测量尺寸最大值1 l8 液压与气动 2013年第 3期图纸理论尺寸 实际测量尺寸最小值 实际测量尺寸平均值 实际测量尺寸最大值图 7 导磁片调整后吸合间隙对比图a)原设计尺寸 b)返修后尺寸图8 导磁片尺寸调整图表6 调整后导磁片厚度尺寸测量记录序号 l 2 3 4 5测量值 2.6 2.63 2.64 2.6 2.67序号 6 7 8 9 l0测量值 2.65 2.6l 2.63 2.63 2.6l序号 11 12 13 14 15测量值 2.65 2.6 2.64 2.65 2.62序号 16 17 18 19 20测量值 2.64 2.63 2.65 2.6 2.61统计结果 E 2.6295，Min2.6，M 2.68检验 日期 ：20111115 备注送检数量 ：20件2.4 插座组件与外壳结合处漏气故障1)故障现象及分析待上述 3种故障问题解决后对产品重新进行气密性检测。首先进气 口通 1.25 MPa压缩空气检查出气口是否漏气；然后给电磁阀通电，同时堵住出气 口，检查排气口、上挡铁与外壳冲压处、阀体、插座组件与外壳结合处等气密♂果发现插座组件与外壳结合处有连续气泡，漏气部位如图9所示。

口图 9 漏气部 位及气 密试 验示图通过对电磁阀内部结构分析，并依据气密检测结果，导致此故障的原因可能为电磁头塑封不合格、线圈骨架有裂纹、625×2.65的 0形圈密封性差。

为了确定漏气原因，对气密性检测方法重新进行了调整。首先去掉导磁片、弹簧，同时堵坐气口；然后重新装配产品，这时阀芯组件可将电磁阀上、下密封座封死；最后从出气 口反向通 1.25 MPa压缩空气，再次检查各处气密性。反向通气气密性检测如图 10所示♂果发现各处没有气泡析出，故可判定 616×2.65的 0形圈、塑封、线圈骨架性能完好 ，因此导致插座组件与外壳结合处漏气故障的原因为 625×2.65的 0形圈密封性不合格。

进气口图 10 反 向通气气密检测试验示 图2)改进措施方法 1：导磁片结构优化。经分析产品其余零部件尺寸调整困难，故通过多次试验优化了导磁片结构，提高了625×2.65的0形圈密封性，使得插座组件与外壳结合处漏气故障率降低到 2% ～3%，导磁片结构优化如图 11所示。

2013年第3期 液压与气动 1 19图 ll 导磁片结构优化 图方法 2：重新确定注塑料量。虽然反向通气试验说明电磁头塑封合格，但塑封料是否将电磁头充满却是未知的，且导磁片结构优化后故障率仍然有 2% ～3%。因此，通过试验重新确定注塑量，并提高注塑致密性是彻底解决插座组件与外壳结合处漏气故障的主要途径，目前该方法已在验证阶段。

3 寿命试验考核3.1 试验 系统为了验证新状态 ASR电磁阀的耐久性 ，自行设计了试验回路 ，如图 12所示。

气源控制拈 通断控制计数拈1.气源 2.压力表 1 3.压力表2 4.电磁阀图 12 电磁阀耐久性试验回路图气源控制拈 ：给系统试验提供工作气压，压力表2可显示初始气源压力，压力表 3可显示负载回路的工作气压。

通断控制计数拈：通断计数控制器-方面可控制电磁阀通断工作，另-方面可对试验回路通断次数进行统计，并可使整个试验系统持续循环的工作。

3.2 实验结果上述四种主要故障解决后，于2011年 11月对新状态 ASR补气电磁阀在图l2所示试验系统上进行了耐久性(寿命)试验考核，寿命试验过程记录如表 7所示。表 7结果显示，新状态 ASR补气电磁阀性能可靠性大幅度提升，产品耐久性能远大于用户要求的3O万次，改进提升效果显著。

表 7 新状态 ASR补气电磁阀寿命试验过程记录检查 累计次数 气密性 动作可靠性 时间1 29700次 合格 灵活、可靠 20ll1l242 45900次 合格 灵活、可靠 201l11253 89400次 合格 灵活、可靠 201111264 174000次 合格 灵活、可靠 201111285 215700次 合格 灵活、可靠 201l11296 257100次 合格 灵活、可靠 201111307 299400次 合格 灵活、可靠 201112018 341700次 合格 灵活、可靠 201112029 387000次 合格 灵活、可靠 2011120310 525600次 合格 灵活、可靠 2011120811 541200次 合格 灵活、可靠 201112094 结论(1)塑封模具实际合模尺寸的合理化调整，保证了 16×2.65的0形圈的密封效果，使得上挡铁与外壳冲压处漏气故障再无发生；(2)插座组件插针对焊接口结构的优化设计，不仅消除了电磁头不导通、不绝缘及单点导通的故障，而且使焊接效率提高了60%；(3)通过调整导磁片厚度尺寸使得电磁阀实际吸合问隙满足了目标值的要求，后续验证数据表明电磁头可吸合率达到了100%；(4)虽然导磁片结构优化后插座组件与外壳结合处漏气故障率有所降低，但没有彻底解决，后续解决方法还有待进-步验证；(5)经耐久性试验考核，新状态 ASR补气电磁阀性能可靠性大幅度得到提升，产品耐久性能远大于用户要求的30万次，改进提升效果显著。