客车电子控制的空气悬架系统（ECAS）

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欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... ECAS电控单元、电磁阀、高度传感器、气囊等部件组成。高度调节器负责检测车辆高度的变化，电控单元将接受输入信息，判断当前车辆状态，激发电磁阀工作，几电磁阀实现对各个气囊的充放气调节。 随着人们对车辆乘坐舒适性要求的提高和我国客车悬架技术的发展，空气悬架在客车上的应用日益广泛。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。随着系统应用的推广和车辆控制技术的发展，电子控制逐渐取代传统的机械控制电子控制系统不仅提高了操作的舒适性和反应的灵敏度，而且可以附加很多辅助功能。威伯科汽车控制系统有限公司早在1986年就开始了电子控制空气悬架系统ECAS（electroni-controlled air suspension）的开发和应用，它是世界上最为先进并且应用最为广泛的电控空气悬架控制系统。 一、ECAS系统的组成和工作原理 ECAS系统主要由电子控制单元（ECU）、电磁阀、高度传感器、气囊等部件组成（图1）。它的基本工作原理是高度传感器负责检测车辆高度（车架和车桥间的距离）的变化，并把这一信息传递给ECU，除高度信息外，ECU还接受其它的输入信息，如车速信息、制动信息、车门信息和供气压力信息等，然后ECU综合所有的输入信息，判断当前车辆状态按照其内部的控制逻辑，激发电磁阀工作，电磁阀实现对各个气囊的充放气调节。 ECAS的一个主要优点是能快速的达到所需的控制高度这是由于ECAS电磁阀采用大截面的进出气口，然而不管电磁阀的反应有多快，可能过量的空气仍被充入气囊，并导致随后的高度高于期望的标准高度，即过冲。当车辆处于空载状态时，由于系统储气筒压力和空载时气囊间大的压差造成气流速度非常快，导致这种过冲更加频繁。有时过冲能导致高度在标准高度周围长久的振荡这种控制过程不是我们所期望的，同时也减少了电磁阀的寿命。因此，要想达到精确的标准高度，控制过程需按照下面的方式进行：在即将达到标准高度前，减少气流量降低上升速度。如果系统调整的恰当，将不会出现任何过冲。因为电磁阀只能控制气流的通断，不能减少气体的体积，如果用脉冲电流控制电磁阀，那么电磁阀就能短时的中断气体的流通起到了节流的效果。 ECAS ECU采用脉冲方式控制电磁阀的开启，根据当前实际高度与预期调节高度的偏差，ECU计算电磁阀的调节脉冲长度，如果需要调节的高度量大、由于没有过冲的危险ECU将给出一个长的脉冲，同时，快的上升速度将减小脉冲长度，这样就能精确控制车辆的高度调节速度，极大的避免了高度的过冲及振荡调节。如图2所示。 1．电控单元 电控单元（ECU）通常安装在驾驶室或者电气仓内，可实现不同高度值的管理和储存，控制包括正常高度在内的多个车辆高度，ECU负责与诊断工具进行数据交换，同时监测系统所有部件的操作，检测并储存系统故障。 2．电磁阀 电磁阀通常安装在车架或车架横梁上。ECAS电磁阀是高度集成化和模块化的设计。取决于不同的配置，在通用的外部壳体内可以布置不同数量的电磁阀部件。ECAS组合电磁阀可大大节省了零部件数量和安装空间以及装配费用。为了降低排气噪声，电磁阀排气口带有消音器。 例如，带侧倾功能的ECAS电磁阀，其内部就包含6个小的电磁阀，它们组合在一个壳体内实现对前后桥所有气囊的单独控制和侧倾控制。如图4所示，4x2客车上前桥装一个高度传感器，后桥装二个高度传感器（图3）。线圈61.1控制2位3通中央控制阀，负责总气源的通断：线圈61.2和61.3控制2个2位2通方向控制阀分别控制装有2个高度传感器后桥的左右气囊；62.1和62.3同样控制2个2位2通方向控制阀，分别控制只装一个高度传感器前桥的左右气囊；63.1可隔断经横行节流通道10连接的的左右2个气囊（图4）。 1是电磁阀的先导阀通过通道4与气源11口相连电磁阀线圈61.1通电时，首先激发先导阀1，此阀的作用压力经过通道2作用在中央控制阀活塞3上，活塞3向下移动最初造成阀座6关闭活塞孔接着阀座继续向下，离开密封位置，中央控制阀门打开气体从11口流进通道5。当61.2也被通电时其对应的2位2通方向控制阀门打开，22口与通道5相连，与22口相连接的气囊充气。／因此取决相应的电磁线圈是否激发，所有的2位2通方向控制阀可经过通道5与对应的气囊相连，实现气囊的充气。当61.1不通电时，通道5经过中央控制阀活塞3的通道直接和排气口相连。同样，取决对应气囊的控制阀线圈是否被激活，可实现气囊的放气。在车辆侧倾时，为防止在下降过程中左右气囊之间的气体流通横行节流通道需要关闭，因此需要一个单独的电磁线圈63.1来控制节流通道的开关。 3．高度传感器 高度传感器的外形看起来与机械高度阀相似，它们的安装方式和安装位置完全相同，通常布置在车架上。传感器内部包含线圈和枢轴，当车桥与车身之间的距离发生变化时，高度横摆杆转动并带动相应的电枢在线圈中上下直线运动，造成线圈的感应系数变化，ECU检测此感应系数的变化并将其转换成高度数字信号。 二、客车ECAS系统的功能和优势 车辆升降功能——车辆行驶时，ECAS维持正常底盘高度，在特殊路况和行驶条件下，可通过控制开关提升或者降低车辆的底盘高度，方便车辆轮渡或者通过隧道。ECAS还允许ECU设置车辆速度，通过车速控制整车高度，比如当车速达到20km/h时，车辆可自动回复正常行程高度。 侧倾功能——此功能是用于城市公交车的专用功能。当车辆到站时，车门侧气囊放气，如只有前车门则将该侧前左右二个气囊同时放气，如有前、后两个车门，则该侧后气囊放气车门侧的踏步高度可自动降低，便于婴儿车、轮椅车的上下，方便老、幼年乘客和残障人士乘车。 ECAS可以实现对侧倾高度的设定和控制，有单侧侧倾或单轴侧倾多种方式供选择同时系统监视安装在车门下的接触开关来保证降低过程的安全性，如果接触开关在降低过程中有反应，客车将自动回复到正常行车高度。 车辆限高功能：ECAS可以设置车辆的最低和最高底盘高度。一旦达到设定的最低和最高位置，ECU将自动结束高度调节。 高度集成化的系统；系统零部件少，安装简单降低装配成本。 快速调节过程：由于采用大截面进（出）气口的电磁阀（名义直径为Φ7mm）而使所有升降过程变得非常迅速。 减少空气消耗：避免车辆正常行驶振动过程中的空气消耗。以低地板城市客车为例与机械高度阀控制的空气悬架系统相比，ECAS可节省大约25％的空气消耗。 压力监视功能：ECU检测供气压力，处于安全的考虑如果气压低于一定值，下降和侧倾功能将受限。 安全控制：ECU根据当前车门开关信息，判断是否能提升／下降车辆。 维修检测：专用诊断软件和检测设备，可做到下线时快速检测及调整；方便的闪码功能，便于售后维修检测。 ECAS系统自1986年问世以来，在市场上得以迅速推广和应用。威伯科公司作为全球最大的商用车控制系统开发和生产商，在电控空气悬架领域占据了全球95％的市场份额。 在我国，ECAS已走进了高档公交车和旅游车市场，它的功能性和便利性越来越多的被市场所接受。在北京公交和杭州公交市场上，已经开始规模使用带ECAS的城市公交车相信随着我国城市公交车的性能提升和产品换代，可以实现车身“侧倾”功能的ECAS系统，将越来越多的出现在城市公交市场，给公共交通事业增添人文色彩。(end)

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