ECAS系統(tǒng)在重型車輛上的應(yīng)用

陳智慧，劉金朝，位堂杰

（中國重汽卡車公司技術(shù)部應(yīng)用工程室，山東 濟(jì)南 250116）

ECAS系統(tǒng)在重型車輛上的應(yīng)用

陳智慧，劉金朝，位堂杰

（中國重汽卡車公司技術(shù)部應(yīng)用工程室，山東 濟(jì)南 250116）

闡述ECAS電控系統(tǒng)在空氣懸架中的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，介紹ECAS系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中的注意事項(xiàng)。

空氣懸架；ECAS；電子控制

載貨汽車ECAS （Electronically Controlled Air Suspension ）意為車輛空氣懸掛的電子控制系統(tǒng)。隨著生活水平的提高，人們對(duì)車輛的乘坐舒適性和穩(wěn)定性的要求也越來越高。20世紀(jì)50年代初期，歐美開始在客車和載貨汽車上使用空氣懸架系統(tǒng)。90年代末期，空氣懸架在歐美重型載貨汽車上的使用比率達(dá)到80 %以上。截止目前，空氣懸架在歐美重型載貨汽車上的使用率超過90 %，且6X2空氣懸架屬于主流?？諝鈶覓煜啾葯C(jī)械懸掛（鋼板彈簧）有很大的優(yōu)越性，尤其是舒適性得以大大提高之后，空氣懸掛在載貨汽車和掛車上的應(yīng)用也越來越廣泛。

1 ECAS系統(tǒng)應(yīng)用介紹

1.1 空氣懸架裝置

通常重型載貨汽車車型上的后橋懸架系統(tǒng)有鋼板彈簧式和橡膠懸架2種類型。為了減輕車體自身的質(zhì)量以及改善駕乘的舒適性和對(duì)易損貨物的保護(hù)，使用空氣懸架起到了很好的減振和減輕質(zhì)量的作用?？諝鈶壹芟到y(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量系統(tǒng)、反饋系統(tǒng)和能源系統(tǒng)4部分組成。主動(dòng)懸架能夠根據(jù)汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和路面狀況，適時(shí)地調(diào)節(jié)懸架的剛度和阻尼，使懸架處于最佳減振狀態(tài)，使車輛在各種路面狀況下都會(huì)有良好的舒適性［1］。

圖2 6×4車型八氣囊空氣懸架系統(tǒng)

1.2 氣囊結(jié)構(gòu)

八、九氣囊懸架車型配置康迪泰克氣囊總成見圖1。其減振工作高度可以通過空氣壓力調(diào)整，不受載荷影響。與其它減振器零件不同，氣囊減振器沒有靜態(tài)偏移。即使在載荷變動(dòng)的情況下，工作高度在一個(gè)使用簡便的自動(dòng)控制系統(tǒng)作用下就能保持一致。隔振效果不受載荷影響。因?yàn)閺椈蓜偠扰c額定承載量成正比，隔振效果與載荷大小基本無關(guān)，所以載荷變動(dòng)氣囊的固有頻率保持不變［2］。

1.3 基礎(chǔ)介紹

分別對(duì)重汽公司T7H-6×4空氣懸架系統(tǒng)（八氣囊，圖2）和T7H-6×2空氣懸架系統(tǒng)（九氣囊，圖3）進(jìn)行介紹。T7H-6×2車型共有驅(qū)動(dòng)橋左右氣囊4個(gè)、提升橋左右氣囊4個(gè)、提升氣囊1個(gè)共9個(gè)氣囊。其車架基本參數(shù)為：軸距：1400 mm，懸架高度：210 mm，上跳距離：90 mm，下跳距離：100 mm，后橋提升高度：120 mm，中橋載荷：13 t，后橋載荷：13 t。

圖3 6×2車型九氣囊空氣懸架系統(tǒng)

2 ECAS電路控制原理

2.1 ECAS電控系統(tǒng)組成

ECAS系統(tǒng)主要由ECAS電子控制器、電磁閥、高度傳感器、遙控器和氣囊等部件組成，見圖4。其中高度調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)檢測(cè)車輛高度的變化；電子控制器接受輸入信息，判斷當(dāng)前車輛狀態(tài)，激發(fā)電磁閥工作，最終由電磁閥實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)氣囊的充放氣調(diào)節(jié)［3］。ECAS系統(tǒng)布置原理見圖5。

圖4 ECAS系統(tǒng)組成部件

圖5 ECAS系統(tǒng)布置原理圖

車橋上升下降的工作原理：高度傳感器安裝在車架上（圖6），通過擺桿與橋連接。當(dāng)車身與橋高度變化時(shí)，高度傳感器內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。電信號(hào)傳到ECU，ECU將此高度變化與其內(nèi)儲(chǔ)存的設(shè)定高度進(jìn)行比較，給出信號(hào)控制電磁閥給氣囊充氣或排氣，從而實(shí)現(xiàn)車身高度恒定控制。

2.2 ECAS系統(tǒng)操縱使用說明

駕駛員主要通過3個(gè)翹板開關(guān)和1個(gè)遙控器對(duì)ECAS系統(tǒng)進(jìn)行使用控制。其中翹板開關(guān)原理見圖7。

圖6 高度傳感器安裝位置

圖7 翹板開關(guān)原理圖

1）提升軸升降開關(guān)（3擋自復(fù)位式） 如果車輛匹配了提升軸升降開關(guān)，則可通過此開關(guān)控制提升軸的提升和降落。此開關(guān)的功能與遙控器上提升軸的控制（部分遙控器支持）等同。需要說明的是提升軸的位置只有2種狀態(tài)：提起和落下。因此按動(dòng)開關(guān)或遙控器后，提升軸會(huì)自動(dòng)持續(xù)地進(jìn)行充放氣至相應(yīng)的位置，不可能停留在中間位置。通過儀表板上的提升橋控制燈可以了解當(dāng)前提升軸是否處于提升狀態(tài)，如果提升橋提升，則提升橋燈應(yīng)點(diǎn)亮。

2）驅(qū)動(dòng)幫助開關(guān)（1擋自復(fù)位式） 如果車輛匹配了驅(qū)動(dòng)幫助開關(guān)，則可通過此開關(guān)激活驅(qū)動(dòng)幫助功能。驅(qū)動(dòng)幫助功能是電控空氣懸架系統(tǒng)提供的特殊輔助功能，激活此功能后系統(tǒng)會(huì)將提升軸或隨動(dòng)軸上的承載載荷向驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)移，直至驅(qū)動(dòng)軸達(dá)到最大載荷。這樣可以使驅(qū)動(dòng)軸對(duì)地面的正壓力達(dá)到最大，從而使車輛的驅(qū)動(dòng)力達(dá)到最大。通常在車速低于30 km/h時(shí)（包括30 km/h）允許激活驅(qū)動(dòng)幫助開關(guān)，在車速超過30 km/h后驅(qū)動(dòng)幫助功能將自動(dòng)關(guān)閉。持續(xù)按下驅(qū)動(dòng)幫助開關(guān)5 s以上，激活的驅(qū)動(dòng)幫助功能將強(qiáng)制關(guān)閉。

3）三高度選擇開關(guān)（3擋開關(guān)） 不操作開關(guān)時(shí)為正常高度，當(dāng)調(diào)到高度1擋位時(shí)車架升高25 mm，當(dāng)調(diào)到高度2擋時(shí)車架降低25 mm。

圖8 ECAS遙控器

2.3 遙控器（圖8）操作介紹

2.4 ECAS電控系統(tǒng)控制原理

ECAS是電子控制空氣懸架的復(fù)雜系統(tǒng)。其中ECAS-ECU是控制中樞，負(fù)責(zé)接收各種傳感器輸入的信號(hào)并進(jìn)行運(yùn)算，然后給執(zhí)行器輸出控制懸架的剛度、阻尼力和車架高度的信號(hào)。同時(shí)，ECAS-ECU還監(jiān)測(cè)各傳感器的信號(hào)是否正常，若發(fā)現(xiàn)故障，則存儲(chǔ)故障代碼和相關(guān)參數(shù)，并點(diǎn)亮故障指示燈［4］。重汽ECAS系統(tǒng)還包含提升橋電磁閥和主電磁閥，負(fù)責(zé)車架和提升橋的升降。在驅(qū)動(dòng)橋左后、右后氣囊，提升橋左前氣囊、提升氣囊上裝有4個(gè)氣壓傳感器，在驅(qū)動(dòng)橋上方的左右車架上裝有2個(gè)高度傳感器。ECAS控制電路示意圖見圖9。

在圖9中，傳感器B701、B702、B703的電源和負(fù)極都是來源于ECAS-ECU上第2個(gè)插接器上的端子；電磁閥Y701、Y702、Y703的電源也是來源于ECAS-ECU上第2個(gè)插接器上的端子。翹板開關(guān)上的輸入信號(hào)都是來自整車上的24 V電，并用ECAS-ECU上的端子判斷是否有24 V電，來確定翹板開關(guān)的工作狀態(tài)。

結(jié)合ECAS控制電路圖可以看出，在首次裝配完成ECAS系統(tǒng)后，通過整車上的30電、15電和搭鐵線為ECAS-ECU供電，此時(shí)ECAS-ECU正常工作，應(yīng)對(duì)ECAS-ECU進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，主要包括3個(gè)高度值的標(biāo)定，將所需的高度值寫入到ECU中。這樣便于駕駛員在日后使用時(shí)，直接操作遙控器或者翹板開關(guān)就可以使ECAS-ECU做出相應(yīng)的輸出到各電磁閥，完成預(yù)先設(shè)定好的功能。對(duì)于6×2車型，在對(duì)后橋提升的過程中，ECAS-ECU會(huì)通過與整車所連接的CAN-H和CAN-L線將提升工作信號(hào)傳輸?shù)浇M合儀表上，組合儀表顯示相應(yīng)的指示符，提醒駕駛員此時(shí)提升橋處于提升狀態(tài)。若ECAS系統(tǒng)發(fā)生故障，ECAS-ECU則通過CAN線發(fā)出系統(tǒng)故障信號(hào)給組合儀表，組合儀表上的ECAS故障指示燈亮起，起到實(shí)時(shí)提醒的作用，使ECAS系統(tǒng)在使用過程中更加安全可靠。

3 ECAS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1）高度可調(diào)，提高運(yùn)輸效率。如快速拖掛，快速裝卸貨物。

2）車輛輕量化。在駕駛過程中減少空氣消耗，降低空氣阻力，降低油耗，減少輪胎磨損。

3）后橋?yàn)殡S動(dòng)橋，在空載、半載條件下，可以提升。通過提升橋，實(shí)現(xiàn)最佳輔助驅(qū)動(dòng)功能。

4）平順性較好，固有頻率較低，舒適性較高。

圖9 ECAS控制電路示意圖

5）保持底盤高度不變，可以有效保護(hù)貨物，減少貨物在運(yùn)輸途中的損壞，并降低車輛對(duì)道路的沖擊。

4 注意事項(xiàng)

1）ECAS遙控器僅在車速小于30 km/h時(shí)才會(huì)起作用，車速超過30 km/h后，不能通過ECAS遙控器進(jìn)行操作。

2）無論整車處于何種高度，當(dāng)車輛時(shí)速超過30 km/h時(shí)，都會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到正常高度（程序設(shè)定）。

3）操作提升橋時(shí)，需要將整車恢復(fù)到正常高度，然后再進(jìn)行后橋提升，提升高度為120 mm。

4）車輛只有在空載和半載的情況下，可以提升后橋，一旦驅(qū)動(dòng)橋軸核超過13 t，后橋就無法提升。

5） 整車高度的調(diào)節(jié)是在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，正常懸架高度210 mm（車架下翼面距車輪中心），以正常高度為基準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)車架向上100 mm和向下90 mm的調(diào)節(jié)。

6） 使用提升橋功能時(shí)，提升橋提升的高度必須滿足掛車正常使用要求。該車整車底盤高度較高的情況下，提升橋提升后，將可能導(dǎo)致提升橋輪胎上頂點(diǎn)接近或超過鞍座平面。

7） 在制動(dòng)過程中，ECAS將不起作用。

［1］ 萬子圣. 某6×2牽引車空氣懸架及提升橋控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］. 汽車實(shí)用技術(shù)，2016（10）：93-94.

［2］ 孫興海，金干華，葉翠.汽車電控技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2015.

［3］ 威伯科汽車控制系統(tǒng)公司.WABCO ECAS系統(tǒng)介紹［Z］.

［4］ 麻友良. 汽車電器與電子控制系統(tǒng)［M］，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

（編輯 凌 波）

Application of ECAS on Heavy Trucks

CHEN Zhi-hui, LIU Jin-zhao, WEI Tang-jie
（ China National Heavy Duty Truck Group Co., Ltd.Application engineering office，Ji’nan 250116，China）

The structure composition and working principle of ECAS electric control system in air suspension are described, and the attention of ECAS system in practical use is introduced.

air suspension；ECAS；electronic control

U463.33

B

1003-8639（2017）07-0014-03

2016-09-29；

陳智慧（1989-），男，工藝員，載貨汽車主要從事汽車電器的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試、應(yīng)用工作；劉金朝（1982-），男，工藝員，碩士載貨汽車副主任，主要從事汽車電器的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試、應(yīng)用工作；位堂杰（1968-），男，工程師載貨汽車部長，主要從事汽車電器的設(shè)計(jì)、開發(fā)、調(diào)試、應(yīng)用工作。