悬架故障诊断系统及其应用

本文圍绕轿车悬架故障的检测与诊断展开研究，通过对悬架常见故障的机理分析，结合大量实车试验和维修实例，根据现场诊断的操作步骤，绘制悬架系统不同故障的诊断流程，在此基础上建立悬架故障诊断系统。该系统采用实验测试参数分析与专家意见相结合的方式，用户只需根据系统提示进行简单操作，即可实现快速诊断悬架故障的目的。为了验证该系统的可行性，开发者对大量故障实例进行了检测，将系统检测结果与人工检测结果进行比对后证实两者具有较强的一致性。

悬架性能的好坏不但直接影响行驶的平顺性和乘坐的舒适性，而且对汽车的行驶安全性、操纵稳定性和燃油经济性等均有不同程度的影响。广义的汽车悬架系统主要由减振器、弹性组件、缓冲块、传力杆件、横向稳定器和轮胎等构成，在车辆的使用过程中，这些部件逐步出现磨损、老化、腐蚀和破损等现象，使汽车悬架的使用性能下降，进而出现故障。

目前悬架系统的故障诊断大部分是通过人工经验来判断的，这样容易使诊断部位不准确，因为盲目拆卸而浪费大量时间。为此．在对悬架的故障机理进行研究和实验研究的基础上，结合维修企业的实例研究，笔者提出悬架故障诊断系统的设计方案，以便快速地诊断悬架故障，提高故障诊断的效率。

一、悬架故障诊断系统的工作流程

维修人员接车后，首先应询问驾驶员车况以确定悬架系统的故障现象，再根据故障现象进行相应的检查，最终确定故障部位。悬架故障主要会导致四种现象，分别是乘坐舒适性不良、车辆行驶跑偏、悬架异响以及车轮摆动。总的来说，这四种故障主要是由于轮胎故障、悬架系统组件的损坏、车轮定位不准确以及车轮不平衡造成的。

首先采用平板试验台进行故障检测，检测到悬架效率出现问题后，再用谐振试验台测试，若其参数不合格，则说明该车减振器出现了问题，若参数合格，系统将提示对悬架各部件依次进行检测并排除故障。

当悬架效率参数合格时，考虑故障是由其他原因引起的，比如车轮定位及车轮平衡的问题，而车轮定位也可以通过输入参数检测出来。因此，通过试验台测试与专家经验相结合的方法可以大大简化人工检测的繁琐和复杂性，实现对悬架系统的快速检测。

1　乘坐舒适性不良检测的工作流程

驾驶员在凹凸不平的路面上行驶，车身产生的振动不能快速衰减，导致乘坐不舒适，遇到这种现象，首先检查轮胎状况，包括轮胎气压和磨损情况。若轮胎出现问题，要及时修补，之后进行试车，以检测车辆是否还存在其他问题，若不存在，检测立即结束，可以省略掉其他不必要的检测。

轮胎检测后，若问题仍然存在，首先要检测悬架的性能状况。将车辆驶上平板检测试验台，得到制动力悬挂曲线和侧滑量等参数值，之后将轴重、制动力和侧滑量等参数输入到诊断系统中，系统会根据相应的标准给出悬架效率、偏差、侧滑量及制动力的诊断结果。若悬架效率合格，认为悬架状况良好，系统跳过对悬架的检测；若悬架效率不合格，说明是悬架系统组件出现问题，系统提示用谐振试验台进行检测。谐振试验台会反映出减振器的性能状况，输入百分比参数后，系统会检测参数是否合格。若参数不合格，系统会根据输入的振幅提示故障部位及处理方法。修理后需要再次检测，以确保减振器性能良好，同时系统提示试车，若故障仍存在，车轮需驶入平板试验台再次测试。

造成车辆乘坐舒适性不良的主要原因是悬架件连接衬套和车辆轴承松动或磨损，分别对这两个部位检测、修理后试车，若故障仍存在，排除悬架故障，继续检测。侧滑量反映的是车轮定位的失准情况，如果侧渭量不合格，需要对车辆进行车轮定位，最后检测车轮的平衡}青况。通过这一系列的检测，最终确定故障部位，完成修理。

2　车辆行驶跑偏检测的工作流程

车辆行驶跑偏是指汽车在行驶时转向轮自动偏向一边，驾驶员必须紧握方向盘，不断地校正方向才能直线行驶。遇到这种现象，检测流程和乘坐舒适性不良的检测流程大体一致，唯一不同的是对悬架系统组件的检测，因为车辆行驶跑偏主要是由横向稳定杆与连接螺栓松动以及横向稳定杆衬套损坏造成的，因此要重点检查这些部位。

3　悬架异响检测的工作流程

悬架异响表现为在汽车行驶时，在悬架和车轴处发生异常响声和振动声。出现异常响声，可借助谐振试验台来检测。将车辆行驶到谐振试验台，打开振动激励，汽车振动强烈，此时通过声响辨别悬架的故障部位，并按系统提示进行检查。激励停止后，将测试参数输入系统，系统会给出减振器性能的诊断结果。通过依次排查，最终确定故障部位，完成修理。

4　车轮摆动检测的工作流程

汽车摆动多发生于转向轮，主要是前轮摆振。行驶时前轮发生左右摆动、蛇形行驶，使汽车不能保持正常的运动轨迹，严重时伴有车桥、车架和车身的晃动，驾驶员甚至抓不稳方向盘，操纵稳定性极差。根据之前的实例检测经验得知，发生此故障时，通常先进行车轮的平衡情况检测，其余检测同上。

二、悬架故障诊断系统

1　专家系统

本悬架故障诊断系统实际意义上归结为专家系统。专家系统是一个具有大量的专业知识和经验的智能计算机程序系统，是结合了人工智能与高科技的产物。专家系统收集了大量某个行业内专家水平的知识与经验，利用这些专家的知识和解决问题的方法进行推断分析，处理该领域的复杂问题。简而言之，专家系统就是一种模拟专家解决问题的系统。专家系统包括6个组成部分，分别是人机交互接口、知识库、推理机、解释器、综合数据库和知识获取。

2　案例演示

一辆桑塔纳轿车在行驶过程中出现振动现象，遇到不平坦的路面振动加大，乘坐极不舒适。应用悬架故障诊断系统对故障车进行诊断，首先登录悬架故障诊断系统(如图1)，输入用户名、密码及验证码，点击“确定”进入系统接口。

该系统有四个模块，分别是悬架故障诊断、系统说明、数据查询和客户管理(见图2)。点击“悬架故障诊断”，对故障车进行检测。

进入故障诊断模块后，用户需根据车辆的故障情况选择相对应的故障现象(见图3)。因该故障车车身抖动，乘坐不舒适，故选择“乘坐舒适性不良”，点击“诊断”，系统进入下一步。

如图4所示，系统首先提示用户检查车辆的轮胎情况。该车轮胎胎压为220kPa，胎压正常，且轮胎没有异常磨损。

点击“否”，系统建议使用平板试验台检测故障车辆，将故障车驶入平板试验台，采集系统需要的参数，图5为该故障车的前悬挂曲线。

采集故障车的制动力、轴重、侧滑量等参数并输入系统，如图6所示。

输入参数后，点击“下一步”，系统显示检测结果，如图7所示。

检测结果显示，该故障车的右前轮悬架效率不合格，点击“下一步”继续诊断。系统提示应用悬挂试验台测试，将故障车驶入悬挂试验台，检测结果见图8。

将测试到的百分比输入到系统中，由于该百分比不符合标准，系统建议使用振幅判断，输入振幅参数(见图9)。

振幅输入完成后，点击“下一步”，系统给出振幅检测结果，如图10所示。

检测结果显示，车辆右前轮的减振器油封垫圈、密封垫圈破裂损坏。至此，故障原因找到，对故障车辆进行拆检，确定为减振器密封垫圈损坏。更换完毕后，系统提示再次驶入悬挂试验台检测，测试后参数均符合标准，系统提示建议试车，通过试车发现该车仍存在振动故障，因此，按照系统提示，点击“故障存在，仍需解决”(见图11)。

此时，系统建议再次使用平板试验台检测，输入测试参数，检测结果显示悬架效率仍不合格，此时点击“下一步”。如图12所示，系统提示检查悬架件连接衬套以及车轮轴承是否磨损松动。

对故障车进行检查，发现悬架的连接衬套磨损，按系统提示更换衬套后试车，故障消失。检测结束。

3　案例总结

本文选择在众多故障中最具有代表性的故障——乘坐舒适性不良进行了详细介绍，演示了此故障的诊断流程，用户可以通过简单的方式实现故障的快速诊断，并按系统提示解决故障。

悬架故障诊断系统具有很强的实用性能，它可以为用户提供诊断信息，指导用户维修操作，实现快速诊断悬架故障的功能，大大缩短了维修时间，提高了诊断精度。将系统应用于维修企业，可降低对维修人员的技术要求，便于使用和推广。