关于空压机窜油引发的电控悬架电磁阀故障的分析

2016-08-25孙克亮黄宏成郑路路

传动技术 2016年2期

关键词：加强型气路空压机

孙克亮　黄宏成　郑路路

(上海申沃客车有限公司 1. 上海交通大学汽车电子控制技术国家工程实验室; 2. 上海 201108)

关于空压机窜油引发的电控悬架电磁阀故障的分析

孙克亮1黄宏成2郑路路2

(上海申沃客车有限公司 1. 上海交通大学汽车电子控制技术国家工程实验室; 2. 上海 201108)

本文介绍了ECAS的组成结构，分析了纯电动公交车空压机系统窜油引发的电控悬架(ECAS)电磁阀的故障情况，并提出了处理方案与应对措施。实践证明，本文的改进措施达到了良好的效果。

[Abstract]The structure of the electronic controlled air suspension has been introduced, failure of ECAS solenoid valve caused by air compressor has been analyzed, and the modification project has been put forwarded. The practical operation proves that the improvement in this paper achieves good result.

空气压缩机窜油电控悬架(ECAS) 电磁阀故障处理方案

1　前言

随着商用柒车行业的快速发展，人们对悬架舒适性的要求越来越高，电控空气悬架系统ECAS(Electronically Controlled Air Suspension)在商用汽车上的应用也越来越广泛。

ECAS系统主要由电子控制单元ECU (Electronic Control Unit) 、电磁阀、高度传感器等部件组成，如图1所示。

图1　ECAS系统主要零部件

随着ECAS系统的推广应用，其故障的发生概率也在不断增多。如何在成本最小化的原则下妥善处理车辆ECAS系统的故障，成为摆在广大工程技术人员面前的一个重要课题。

上海公交运行的某型号纯电动公交车，配置了电动单螺杆空气压缩机、电控悬架(ECAS)系统。在车辆投入公交运行3个月左右、行驶里程8000-10000公里的时候，开始频繁发生ECAS电磁阀故障。主要表现为纯电动车发生左侧或右侧车身偏斜、车身左右摇摆、气囊无法上升或者下降等现象，气囊无法充气，此故障现象的发生率超过30%。经检查发现ECAS电磁阀不能正常工作，更换ECAS电磁阀后，空气悬架系统恢复正常工作。

为尽快解决纯电动公交客车空压机系统窜油引发的电控悬架(ECAS)电磁阀的故障，必须通过认真的实验和仔细的分析研究，才能找到造成空气悬架ECAS电磁阀频繁出现故障的根本原因。

2　初步检测

经过初步分析，判定ECAS电磁阀失效形式有以下三种情况：

(1) 后桥悬架不受控制，自动升降；

(2) 后桥悬架能够上升，但无法恢复到最初高度；

(3) 后桥悬架能够下降，但无法恢复到正常高度。

经检测电磁阀充气功能完好，排气功能失效。解体故障电磁阀，电磁阀螺线管插头损坏，如图2所示；电磁阀进气和出气口有大量油渍，22、23出气口密封垫腐蚀损坏，密封圈变形，如图3、图4所示；排气活塞密封圈变形超出原安装位置，导致排气活塞卡死在阀腔内，引发电磁阀排气功能失效，如图5所示。

图2　电磁阀螺线管插头

图3　22、23出气口密封垫

图4　22、23出气口密封圈

3　故障分析

在初步检测过程中，可以发现ECAS电磁阀阀体内部的橡胶阀门受到的腐蚀损坏严重，所以确认以橡胶阀门作为主要故障对象，作进一步分析。

主要测试情况如下：

(1) 橡胶阀门硬度和密度测试

图5　1囗排气活塞密封圈

对橡胶阀门硬度和密度进行了测试，测试结果见表1。

表1　橡胶阀门硬度和密度测试结果

经过溶剂浸泡后，橡胶阀门表面的金属垫片在不用任何辅助工具的情况下，无法与橡胶阀门分离，符合设计要求。同时，故障件的橡胶硬度受到环境的影响，已经变得远低于标准值。

(2) 橡胶阀门耐空压机机油测试

表2　空压机的机油(SINOPEC 4502合成机油)

经过100℃情况下，336小时的浸泡后，橡胶阀门表面的金属垫片与橡胶阀门分离，符合设计要求。同时，橡胶硬度受到环境的影响，已经变得远低于标准值。从上述实验中，可以发现材质为NBR90(丁腈橡胶)的橡胶阀门难以承受SINOPEC 4502合成机油在高温下的腐蚀，橡胶阀门变软，不符合电磁阀工作要求。

(3) 空压机窜油量测试

对空压机窜没量进行了测试，在空压机预热达到正常工作温度后，从空压机出气口端提取空气样本，使用专业测试仪器进行测试。

空气与试剂反应后明显变色，见图6。经过对比，发现空压机的窜油量在30～40 mg/m3左右，在标准规定的范围内。

图6　测试对照图

从以上各类测试和试验中可以看出，造成空气悬架ECAS电磁阀频繁出现故障的根本原因在空压机系统。因为空压机在工作过程中，出气口喷出含油量较高、且温度较高的空气，在进入气路系统后，对ECAS电磁阀内部的橡胶阀件造成严重腐蚀，最终导致了ECAS电磁阀的频繁故障。

4　改进方案

根据对故障的原因进行的上述分析，确定ECAS电磁阀故障由空压机引起，因此，在不改变空压机基本配置的前提下，应该对空压机气路系统进行改进来解决问题。

为了减少整车气路系统中的含油量，采用整改方案是：加装油细分离器并更换加强型的空气干燥罐。

具体方法与要求如下：

(1) 方法

在整车气路系统的油水分离器之后、干燥器之前加装油细分离器，将原车使用的干燥罐更换为加强型的空气干燥罐。

(2) 要求

1) 油品不换(原车上用的是全合成油，与试验目的关联度不大)。

2) 更换试验车上的主要阀件：干燥器和 ECAS电磁阀。

3) 根据保养安排，定期对油细分离器进行排放油污及杂质的操作。

4) 对加强型干燥罐的滤油能力进行检测，并与原车使用的干燥罐进行比对。

5　试验情况

我们选定6辆车子作为试验样品，在加装油细分离器并更换加强型干燥罐之后，投入公交常规线路运行。经过梅雨季节、夏季高温酷暑及雷暴雨、台风等恶劣环境的严峻考验，当年10月底检查发现，6辆试验车气路系统中的各类阀体件工作状况良好，空气悬架电磁阀的故障未再重复发生。同时，在对新旧干燥器、ECAS电磁阀进行拆解对比后发现，阀体内部未发现油迹；在干燥罐进气口处有少量水和微量的油迹，说明在空压机工作工程中，有少量水和油进入气路系统，而在ECAS电磁阀的进气口处比较干燥、无水无油，说明油细分离器和加强型干燥罐有效起到了滤油和滤水的作用，有效地减少了整车气路系统中的含油量，可以在车辆上进行批量安装。