基于流程圖的客車電控懸架系統故障診斷

陳國強

（廈門城市職業學院，福建 廈門 361008）

1 客車ECAS（電控懸掛系統）簡介

傳統的空氣懸架控制模式是采用機械高度閥，即通過高度閥閥門的開啟調節對氣囊的充放氣，從而保持車輛恒定的行駛高度。隨著車輛控制技術的發展，電子控制逐漸取代傳統的機械控制，產生了被人們所熟悉的電控懸架系統 （ECAS）。ECAS主要由電子控制單元ECU、電磁閥、高度傳感器等部件組成 （圖1［1］）。其基本工作原理是：安裝在車橋上的高度傳感器實時檢測車輛高度 （車架和車橋間的距離）的變化，并把這一信息傳遞給ECU，同時ECU還接受其他的輸入信息，如車速信息、制動信息、車門狀態和壓力信息等，然后ECU根據所有的輸入信息來判斷當前的車輛狀態，按照其內部預先設定的控制邏輯來控制電磁閥的動作，從而實現對各個氣囊的充氣和放氣來調節空氣懸架的氣囊高度。與常規的空氣懸掛系統相比，ECAS可以使懸架的控制更加方便、靈活，升降自如，它不僅可以控制正常高度，而且可以通過與開關的配合來控制任何預先設定的高度［2］和側跪功能 （非常方便殘疾人上下車）。因此在中國ECAS已在客車市場 （尤其高檔公交車和旅游車）有著廣泛的使用。圖2［1］是典型的ECAS系統在4X2客車上的布置示意圖，前橋裝1個高度傳感器，后橋裝2個高度傳感器，中央控制閥接受ECU信息控制4個氣囊。目前客車上常用的WABCO公司提供的ECAS系統。

圖1 電控懸架系統組成［1］

圖2 ECAS系統在4X2客車上的布置示意圖［1］

2 基于流程圖的故障診斷方法

電子控制技術在懸架系統的應用自然也引起了懸架系統的故障診斷方法的變化。目前ECAS系統常用的診斷方式是閃碼診斷、診斷儀診斷、PC診斷3種［3］。閃碼診斷是需要根據產品說明書要求，按一定步驟進行上電和下電操作后通過讀取儀表臺上的故障指示燈 （圖3）閃爍的次數，然后查閱閃碼表解讀出相對應的故障信息；診斷儀是由系統供應商提供一整套完整的專業診斷設備 （圖4），一般不同廠家不能通用；PC機診斷需要配備相關的適配器和診斷軟件，但它的優點是不同廠家診斷軟件可以同時安裝在同一臺PC機上。

圖3 故障燈

圖4 診斷儀

目前PC診斷方式最受歡迎且深入人心，長此以往就導致許多汽車電工及維修人員故障排查能力下降。一旦沒有電腦設備就不會排查故障，完全依賴電腦提供的故障信息后才會進入下一步的故障排查工作故障原因分析。而3種診斷方法實現核心都是需要系統控制單元 （ECU）提示故障信息，有些時候系統有故障但控制單元 （ECU）不發出報警信息 （但實際上車輛車身姿態高度控制有問題，如本文所述案例），技術人員往往就束手無策。

因此本人根據多年的系統應用設計與故障診斷經驗，結合WABCO電路原理圖和產品說明書［3］，并配合表1~表5（表1~表5是根據客車上常用的WABCO公司ECAS系統接口定義總結歸納列表），自行總結設計一套基于流程圖的客車ECAS故障診斷方案 （圖5）。應用這樣一套完整的故障排查方案，技術人員可以按流程步驟立即展開排查工作，能夠比較快速、準確地找出車輛故障點。

圖5 基于流程圖的客車ECAS故障診斷方案

當車輛ECAS系統工作不正常時，應先把整個復雜的系統分解為3個部分：①輸入設備：儀表臺開關、高度傳感器、壓力開關等；②輸出設備：電磁閥、差動電磁閥等；③控制單元：ECU，并確定各設備在車輛上具體的安裝位置。然后就可以開始按圖5上的流程及5張診斷表 （表1~表5）按步驟分析故障原因，基本不用花費太多時間就應該能夠找出故障點。

3 實際案例應用

一款配置了WABCO公司的ECAS系統中巴車型，當車輛下線時按正常程序使用安裝有WABCO ECAS標定軟件電腦標定后車輪高度是正常且電腦無故障信息提示，但標定之后沒多久后車身姿態就會開始傾斜直到不能再傾斜為止，此時儀表臺上故障指示燈沒被點亮。再次通過標定軟件 （圖6［3］） 對氣囊進行充氣放氣是可以把車輛調整到水平，但復位后沒過多久車輛又開始往一邊傾斜，調試人員試圖通過閃碼診斷、診斷儀診斷、PC診斷進行故障排除也沒能解決問題，令調試人員非常困惑。事實上，ECU根本就沒有發出故障信息，因此只好按本文所述流程圖法老老實實地從“輸入設備”開始按步驟查起。當查到“高度傳感器接線是否正確”這一步就發現“左左高度傳感器”接線反了，核對圖紙發現并不是工人操作失誤，而是設計人員在線束設計時把線號標記錯誤導致。

圖6 標定軟件示意

表1 高度傳感器位置

表2 電磁閥接線

表3 電磁閥控制氣囊對應表

表4 氣路連接

表5 儀表接線

原因分析：接頭設計是否正確，ECU單元是無法知道的，理論上2個插頭電參數是一樣的，ECU是不會報錯的。接頭設計錯誤后導致實際的傳感器與車身水平高度位置關系見圖7。因為車身不可能一直保持水平狀態，即使一開始是水平，慢慢地當有其中一側的車身低于水平高度位置時，如左側低于右側，左高度傳感器檢測結果卻是高于車身水平高度，右高度傳感器檢測結果是低于車身水平高度，ECU就會給左側氣囊放氣降低左側高度同時給右側氣囊打氣提升右側高度，結果是進一步導致左右高度偏差更大，車輛更加傾斜，直到氣囊無法再被放氣和打氣。這就可以解釋：當采用軟件方式人工對實際氣囊高度進行放氣和打氣可以把車身高度調整好而之后恢復為ECU控制就又開始誤控了。

圖7 接頭設計錯誤后導致實際的傳感器與車身水平高度位置關系

4 總結

實際案例應用證明，通過應用本文所述方法能夠幫助客車ECAS疑難雜癥排除，還能有效地提升技術人員的故障分析與解決能力。實踐證明，診斷工具是可以幫助技術人員進行故障診斷，但技術人員如能善于思考和總結經驗后構建一套合適的故障診斷流程后結合診斷工具才能真正有效地提高故障排查效率。