基于流程图的客车电控悬架系统故障诊断

陈国强

（厦门城市职业学院，福建 厦门 361008）

1 客车ECAS（电控悬挂系统）简介

传统的空气悬架控制模式是采用机械高度阀，即通过高度阀阀门的开启调节对气囊的充放气，从而保持车辆恒定的行驶高度。随着车辆控制技术的发展，电子控制逐渐取代传统的机械控制，产生了被人们所熟悉的电控悬架系统 （ECAS）。ECAS主要由电子控制单元ECU、电磁阀、高度传感器等部件组成 （图1［1］）。其基本工作原理是：安装在车桥上的高度传感器实时检测车辆高度 （车架和车桥间的距离）的变化，并把这一信息传递给ECU，同时ECU还接受其他的输入信息，如车速信息、制动信息、车门状态和压力信息等，然后ECU根据所有的输入信息来判断当前的车辆状态，按照其内部预先设定的控制逻辑来控制电磁阀的动作，从而实现对各个气囊的充气和放气来调节空气悬架的气囊高度。与常规的空气悬挂系统相比，ECAS可以使悬架的控制更加方便、灵活，升降自如，它不仅可以控制正常高度，而且可以通过与开关的配合来控制任何预先设定的高度［2］和侧跪功能 （非常方便残疾人上下车）。因此在中国ECAS已在客车市场 （尤其高档公交车和旅游车）有着广泛的使用。图2［1］是典型的ECAS系统在4X2客车上的布置示意图，前桥装1个高度传感器，后桥装2个高度传感器，中央控制阀接受ECU信息控制4个气囊。目前客车上常用的WABCO公司提供的ECAS系统。

图1 电控悬架系统组成［1］

图2 ECAS系统在4X2客车上的布置示意图［1］

2 基于流程图的故障诊断方法

电子控制技术在悬架系统的应用自然也引起了悬架系统的故障诊断方法的变化。目前ECAS系统常用的诊断方式是闪码诊断、诊断仪诊断、PC诊断3种［3］。闪码诊断是需要根据产品说明书要求，按一定步骤进行上电和下电操作后通过读取仪表台上的故障指示灯 （图3）闪烁的次数，然后查阅闪码表解读出相对应的故障信息；诊断仪是由系统供应商提供一整套完整的专业诊断设备 （图4），一般不同厂家不能通用；PC机诊断需要配备相关的适配器和诊断软件，但它的优点是不同厂家诊断软件可以同时安装在同一台PC机上。

图3 故障灯

图4 诊断仪

目前PC诊断方式最受欢迎且深入人心，长此以往就导致许多汽车电工及维修人员故障排查能力下降。一旦没有电脑设备就不会排查故障，完全依赖电脑提供的故障信息后才会进入下一步的故障排查工作故障原因分析。而3种诊断方法实现核心都是需要系统控制单元 （ECU）提示故障信息，有些时候系统有故障但控制单元 （ECU）不发出报警信息 （但实际上车辆车身姿态高度控制有问题，如本文所述案例），技术人员往往就束手无策。

因此本人根据多年的系统应用设计与故障诊断经验，结合WABCO电路原理图和产品说明书［3］，并配合表1~表5（表1~表5是根据客车上常用的WABCO公司ECAS系统接口定义总结归纳列表），自行总结设计一套基于流程图的客车ECAS故障诊断方案 （图5）。应用这样一套完整的故障排查方案，技术人员可以按流程步骤立即展开排查工作，能够比较快速、准确地找出车辆故障点。

图5 基于流程图的客车ECAS故障诊断方案

当车辆ECAS系统工作不正常时，应先把整个复杂的系统分解为3个部分：①输入设备：仪表台开关、高度传感器、压力开关等；②输出设备：电磁阀、差动电磁阀等；③控制单元：ECU，并确定各设备在车辆上具体的安装位置。然后就可以开始按图5上的流程及5张诊断表 （表1~表5）按步骤分析故障原因，基本不用花费太多时间就应该能够找出故障点。

3 实际案例应用

一款配置了WABCO公司的ECAS系统中巴车型，当车辆下线时按正常程序使用安装有WABCO ECAS标定软件电脑标定后车轮高度是正常且电脑无故障信息提示，但标定之后没多久后车身姿态就会开始倾斜直到不能再倾斜为止，此时仪表台上故障指示灯没被点亮。再次通过标定软件 （图6［3］） 对气囊进行充气放气是可以把车辆调整到水平，但复位后没过多久车辆又开始往一边倾斜，调试人员试图通过闪码诊断、诊断仪诊断、PC诊断进行故障排除也没能解决问题，令调试人员非常困惑。事实上，ECU根本就没有发出故障信息，因此只好按本文所述流程图法老老实实地从“输入设备”开始按步骤查起。当查到“高度传感器接线是否正确”这一步就发现“左左高度传感器”接线反了，核对图纸发现并不是工人操作失误，而是设计人员在线束设计时把线号标记错误导致。

图6 标定软件示意

表1 高度传感器位置

表2 电磁阀接线

表3 电磁阀控制气囊对应表

表4 气路连接

表5 仪表接线

原因分析：接头设计是否正确，ECU单元是无法知道的，理论上2个插头电参数是一样的，ECU是不会报错的。接头设计错误后导致实际的传感器与车身水平高度位置关系见图7。因为车身不可能一直保持水平状态，即使一开始是水平，慢慢地当有其中一侧的车身低于水平高度位置时，如左侧低于右侧，左高度传感器检测结果却是高于车身水平高度，右高度传感器检测结果是低于车身水平高度，ECU就会给左侧气囊放气降低左侧高度同时给右侧气囊打气提升右侧高度，结果是进一步导致左右高度偏差更大，车辆更加倾斜，直到气囊无法再被放气和打气。这就可以解释：当采用软件方式人工对实际气囊高度进行放气和打气可以把车身高度调整好而之后恢复为ECU控制就又开始误控了。

图7 接头设计错误后导致实际的传感器与车身水平高度位置关系

4 总结

实际案例应用证明，通过应用本文所述方法能够帮助客车ECAS疑难杂症排除，还能有效地提升技术人员的故障分析与解决能力。实践证明，诊断工具是可以帮助技术人员进行故障诊断，但技术人员如能善于思考和总结经验后构建一套合适的故障诊断流程后结合诊断工具才能真正有效地提高故障排查效率。