關(guān)于空壓機(jī)竄油引發(fā)的電控懸架電磁閥故障的分析

孫克亮　黃宏成　鄭路路

(上海申沃客車有限公司 1. 上海交通大學(xué)汽車電子控制技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室; 2. 上海 201108)

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關(guān)于空壓機(jī)竄油引發(fā)的電控懸架電磁閥故障的分析

孫克亮1黃宏成2鄭路路2

(上海申沃客車有限公司 1. 上海交通大學(xué)汽車電子控制技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室; 2. 上海 201108)

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)對措施。實(shí)踐證明，本文的改進(jìn)措施達(dá)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，人們對懸架舒適性的要求越來越高，電控空氣懸架系統(tǒng)ECAS(Electronically Controlled Air Suspension)在商用汽車上的應(yīng)用也越來越廣泛。

ECAS系統(tǒng)主要由電子控制單元ECU (Electronic Control Unit) 、電磁閥、高度傳感器等部件組成，如圖1所示。

圖1　ECAS系統(tǒng)主要零部件

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(ECAS)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、氣囊無法上升或者下降等現(xiàn)象，氣囊無法充氣，此故障現(xiàn)象的發(fā)生率超過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(ECAS)電磁閥的故障，必須通過認(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

經(jīng)過初步分析，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，但無法恢復(fù)到最初高度；

(3) 后橋懸架能夠下降，但無法恢復(fù)到正常高度。

經(jīng)檢測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。

圖2　電磁閥螺線管插頭

圖3　22、23出氣口密封墊

圖4　22、23出氣口密封圈

3　故障分析

在初步檢測過程中，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象，作進(jìn)一步分析。

主要測試情況如下：

(1) 橡膠閥門硬度和密度測試

圖5　1囗排氣活塞密封圈

對橡膠閥門硬度和密度進(jìn)行了測試，測試結(jié)果見表1。

表1　橡膠閥門硬度和密度測試結(jié)果

經(jīng)過溶劑浸泡后，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)油測試

表2　空壓機(jī)的機(jī)油(SINOPEC 4502合成機(jī)油)

經(jīng)過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SINOPEC 4502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)竄油量測試

對空壓機(jī)竄沒量進(jìn)行了測試，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)測試儀器進(jìn)行測試。

空氣與試劑反應(yīng)后明顯變色，見圖6。經(jīng)過對比，發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)的竄油量在30～40 mg/m3左右，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。

圖6　測試對照圖

從以上各類測試和試驗(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)該對空壓機(jī)氣路系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)來解決問題。

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，定期對油細(xì)分離器進(jìn)行排放油污及雜質(zhì)的操作。

4) 對加強(qiáng)型干燥罐的濾油能力進(jìn)行檢測，并與原車使用的干燥罐進(jìn)行比對。

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)，在對新舊干燥器、ECAS電磁閥進(jìn)行拆解對比后發(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、無水無油，說明油細(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8個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行，沒有再重復(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。

[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.

Fault Diagnosis of ECAS Solenoid Valve Caused by Air Compressor

SunKeliang1HongchengHuang2LuluZhen2

(ShanghaiSunwinBusCorporation1,NationalEngineeringLaboratoryforAutomotiveElectronicControlTechnology,ShanghaiJiaoTongUniversity201108,Shanghai)

Air Compressor oil expellingECAS Solenoid Valve FailureSolutions

1006-8244(2016)02-038-03

U469.72

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