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《傳動(dòng)技術(shù)雜志》2016年第2期
摘要：
本文介紹了ECAS的組成結(jié)構(gòu)，分析了純電動(dòng)公交車空壓機(jī)系統(tǒng)竄油引發(fā)的電控懸架（ECAS）電磁閥的故障情況，并提出了處理方案與應(yīng)對(duì)措施。實(shí)踐證明，本文的改進(jìn)措施達(dá)到了良好的效果。
關(guān)鍵詞：
空氣壓縮機(jī)竄油；電控懸架（ECAS）；電磁閥故障；處理方案
1前言
隨著商用柒車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)懸架舒適性的要求越來(lái)越高，電控空氣懸架系統(tǒng)ECAS在商用汽車上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。ECAS系統(tǒng)主要由電子控制單元ECU、電磁閥、高度傳感器等部件組成，如圖1所示。
隨著ECAS系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，其故障的發(fā)生概率也在不斷增多。如何在成本最小化的原則下妥善處理車輛ECAS系統(tǒng)的故障，成為擺在廣大工程技術(shù)人員面前的一個(gè)重要課題。上海公交運(yùn)行的某型號(hào)純電動(dòng)公交車，配置了電動(dòng)單螺桿空氣壓縮機(jī)、電控懸架系統(tǒng)。在車輛投入公交運(yùn)行3個(gè)月左右、行駛里程8000－10000公里的時(shí)候，開(kāi)始頻繁發(fā)生ECAS電磁閥故障。主要表現(xiàn)為純電動(dòng)車發(fā)生左側(cè)或右側(cè)車身偏斜、車身左右搖擺、氣囊無(wú)法上升或者下降等現(xiàn)象，氣囊無(wú)法充氣，此故障現(xiàn)象的發(fā)生率超過(guò)30％。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)ECAS電磁閥不能正常工作，更換ECAS電磁閥后，空氣懸架系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。為盡快解決純電動(dòng)公交客車空壓機(jī)系統(tǒng)竄油引發(fā)的電控懸架電磁閥的故障，必須通過(guò)認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)和仔細(xì)的分析研究，才能找到造成空氣懸架ECAS電磁閥頻繁出現(xiàn)故障的根本原因。
2初步檢測(cè)
經(jīng)過(guò)初步分析，判定ECAS電磁閥失效形式有以下三種情況：
（1）后橋懸架不受控制，自動(dòng)升降：
（2）后橋懸架能夠上升，但無(wú)法恢復(fù)到最初高度；
（3）后橋懸架能夠下降，但無(wú)法恢復(fù)到正常高度
經(jīng)檢測(cè)電磁閥充氣功能完好，排氣功能失效。解體故障電磁閥，電磁閥螺線管插頭損壞，如圖2所示；電磁閥進(jìn)氣和出氣口有大量油漬，22、23出氣口密封墊腐蝕損壞，密封圈變形，如圖3、圖4所示；排氣活塞密封圈變形超出原安裝位置，導(dǎo)致排氣活塞卡死在閥腔內(nèi)，引發(fā)電磁閥排氣功能失效，如圖5所示。
3故障分析
在初步檢測(cè)過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)ECAS電磁閥閥體內(nèi)部的橡膠閥門受到的腐蝕損壞嚴(yán)重，所以確認(rèn)以橡膠閥門作為主要故障對(duì)象，作進(jìn)一步分析。主要測(cè)試情況如下：
（1）橡膠閥門硬度和密度測(cè)試
對(duì)橡膠閥門硬度和密度進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。經(jīng)過(guò)溶劑浸泡后，橡膠閥門表面的金屬墊片在不用任何輔助工具的情況下，無(wú)法與橡膠閥門分離，符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，故障件的橡膠硬度受到環(huán)境的影響，已經(jīng)變得遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值。
（2）橡膠閥門耐空壓機(jī)機(jī)油測(cè)試
經(jīng)過(guò)100℃情況下，336小時(shí)的浸泡后，橡膠閥門表面的金屬墊片與橡膠閥門分離，符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，橡膠硬度受到環(huán)境的影響，已經(jīng)變得遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值。從上述實(shí)驗(yàn)中，可以發(fā)現(xiàn)材質(zhì)為NBR90（丁腈橡膠）的橡膠閥門難以承受SINOPEC4502合成機(jī)油在高溫下的腐蝕，橡膠閥門變軟，不符合電磁閥工作要求。
（3）空壓機(jī)竄油量測(cè)試
對(duì)空壓機(jī)竄沒(méi)量進(jìn)行了測(cè)試，在空壓機(jī)預(yù)熱達(dá)到正常工作溫度后，從空壓機(jī)出氣口端提取空氣樣本，使用專業(yè)測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試。空氣與試劑反應(yīng)后明顯變色，見(jiàn)圖6。經(jīng)過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)的竄油量在30～40mg／m3左右，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。從以上各類測(cè)試和試驗(yàn)中可以看出，造成空氣懸架ECAS電磁閥頻繁出現(xiàn)故障的根本原因在空壓機(jī)系統(tǒng)。因?yàn)榭諌簷C(jī)在工作過(guò)程中，出氣口噴出含油量較高、且溫度較高的空氣，在進(jìn)入氣路系統(tǒng)后，對(duì)ECAS電磁閥內(nèi)部的橡膠閥件造成嚴(yán)重腐蝕，最終導(dǎo)致了ECAS電磁閥的頻繁故障。
4改進(jìn)方案
根據(jù)對(duì)故障的原因進(jìn)行的上述分析，確定ECAS電磁閥故障由空壓機(jī)引起，因此，在不改變空壓機(jī)基本配置的前提下，應(yīng)該對(duì)空壓機(jī)氣路系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)來(lái)解決問(wèn)題。為了減少整車氣路系統(tǒng)中的含油量，采用整改方案是：加裝油細(xì)分離器并更換加強(qiáng)型的空氣干燥罐。具體方法與要求如下：
（1）方法
在整車氣路系統(tǒng)的油水分離器之后、干燥器之前加裝油細(xì)分離器，將原車使用的干燥罐更換為加強(qiáng)型的空氣干燥罐。
（2）要求
1）油品不換（原車上用的是全合成油，與試驗(yàn)?zāi)康年P(guān)聯(lián)度不大）。
2）更換試驗(yàn)車上的主要閥件：干燥器和ECAS電磁閥。
3）根據(jù)保養(yǎng)安排，定期對(duì)油細(xì)分離器進(jìn)行排放油污及雜質(zhì)的操作。
4）對(duì)加強(qiáng)型干燥罐的濾油能力進(jìn)行檢測(cè)，并與原車使用的干燥罐進(jìn)行比對(duì)。
5試驗(yàn)情況
我們選定6輛車子作為試驗(yàn)樣品，在加裝油細(xì)分離器并更換加強(qiáng)型干燥罐之后，投入公交常規(guī)線路運(yùn)行。經(jīng)過(guò)梅雨季節(jié)、夏季高溫酷暑及雷暴雨、臺(tái)風(fēng)等惡劣環(huán)境的嚴(yán)峻考驗(yàn)，當(dāng)年10月底檢查發(fā)現(xiàn)，6輛試驗(yàn)車氣路系統(tǒng)中的各類閥體件工作狀況良好，空氣懸架電磁閥的故障未再重復(fù)發(fā)生。同時(shí)，在對(duì)新舊干燥器、ECAS電磁閥進(jìn)行拆解對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，閥體內(nèi)部未發(fā)現(xiàn)油跡；在干燥罐進(jìn)氣口處有少量水和微量的油跡，說(shuō)明在空壓機(jī)工作工程中，有少量水和油進(jìn)入氣路系統(tǒng)，而在ECAS電磁閥的進(jìn)氣口處比較干燥、無(wú)水無(wú)油，說(shuō)明油細(xì)分離器和加強(qiáng)型干燥罐有效起到了濾油和濾水的作用，有效地減少了整車氣路系統(tǒng)中的含油量，可以在車輛上進(jìn)行批量安裝。
6結(jié)論
在對(duì)車輛采取加裝油細(xì)分離器與更換加強(qiáng)型干燥罐等措施之后，經(jīng)過(guò)8個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行，沒(méi)有再重復(fù)發(fā)生電控懸架電磁閥故障，試驗(yàn)證明所采取的措施可以有效減少整車氣路系統(tǒng)中的含油量、消除電磁閥的故障，可以在車輛上進(jìn)行批量安裝。隨后，對(duì)所有在用的純電動(dòng)公交車進(jìn)行了加裝油細(xì)分離器與更換加強(qiáng)型干燥罐的批量性改進(jìn)工作，然后，車輛繼續(xù)投入公交線路運(yùn)行。經(jīng)過(guò)近兩年的跟蹤，ECAS電磁閥的故障已徹底消除，由于空壓機(jī)竄油引發(fā)的電控懸架電磁閥故障得到了妥善解決。
參考文獻(xiàn)：
［1］羅文發(fā)，李莉薇．WABCO電子控制空氣懸架系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)［J］．汽車電器，2008，9，29－35．
作者:孫克亮 黃宏成 鄭路路 單位:上海交通大學(xué)汽車電子控制技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室 上海申沃客車有限公司