保時捷Cayenne E2空氣懸掛系統原理與故障維修

文/內蒙古 李強

一、保時捷Cayenne E2空氣懸掛系統的特點

保時捷Cayenne E2空氣懸掛系統是帶有車身水平高度控制和高度調節功能的空氣懸架系統，在配備該空氣懸架系統的車輛上，駕駛員可以設置五種不同的水平高度，系統將自動調整到預先選定的水平高度，從而與車速達到匹配，在車輛裝載的狀態下，車輛的高度仍自動保持恒定。各個水平高度只能在發動機運轉時設置，不允許車輛在一般地形或特殊地形設置下在公路上行駛。

但是，頻繁的水平高度調節可能會導致空氣壓縮機過熱，出現這種情況，空氣壓縮機必須冷卻數分鐘才能使車身水平高度控制系統完全恢復，該系統會在空氣壓縮機冷卻后自動調節到選定的水平高度。

1. 五種不同的水平高度

標準水平高度設置下的離地間隙約為190mm。

一般地形高度(加高高度Ⅰ)：該高度用于越野行駛、野外道路和叢林道路等，與標準高度相比，車輛升高約28mm(前橋)和25mm(后橋)。越野駕駛程序啟用后，車輛自動升高到一般地形高度。一般地形高度只能在車速低于80km/h時手動選擇，車速超過80km/h(越野駕駛程序啟用后為100km/h)時，車輛將自動降至標準高度。

特殊地形高度(加高高度Ⅱ)：該設置僅用于極其復雜艱難、需要最大離地間隙的地形。與標準高度相比，車輛升高約58mm(前橋)和55mm(后橋)。特殊地形高度只能在車速低于30km/h時手動選擇，車速超過30km/h時，車輛自動降至一般地形高度。

低位高度Ⅰ：該高度用于高速行駛，當車速超過138km/h時，車輛與標準高度相比自動降低約22mm(前橋)和25mm (后橋)。當車速下降到80km/h以下持續約10s或40km/h以下時，車輛自動升高到標準高度。如果使用中控臺上的蹺板開關手動設置了低位高度，在車速低于40km/h時低位高度仍然起作用。

低位高度Ⅱ：該高度用于高速行駛，當車速超過210km/h持續40s以上時，車輛與標準高度相比自動降低約32mm(前橋)和35mm(后橋)。當車速下降到170km/h以下持續60s或下降到120km/h以下時，車輛自動升高到低位高度Ⅰ。

裝載高度：該設置便于向行李廂內裝載物品，但是存在損壞底盤部件、總成和車身底部的風險，如果車輛在裝載高度狀態下的離地間隙不足，當車輛從路緣上駛下時可能會發生拖底，因此在起步之前務必切換到標準高度。裝載高度下車輛與標準高度相比降低約52mm(前橋)和55mm(后橋)，在車速超過5km/h時，車輛自動升高到標準高度。

2.手動設置高度

手動設置高度的前提條件是發動機已啟動和車門已關閉，在點火裝置關閉后，最近一次選擇的高度存儲在存儲器中。如果想要升高車輛，向前輕按蹺板開關(如圖1所示)，車輛高度就會升高一個級別；降低車輛高度需要向后輕撥蹺板開關，車輛高度就會降低一個級別。

所選高度通過蹺板開關旁的LED顯示，在調節過程中，蹺板開關旁相應的LED指示燈閃爍，隨后會持續亮起，高度變化也在儀表板多功能顯示器上顯示。但是，從標準高度到低位高度的自動切換以及從低位高度到標準高度的自動切換不會在儀表板多功能顯示器上顯示。如果存在系統故障，儀表板多功能顯示器上會顯示各種不同的信息。警告信息在控制系統停用時顯示，此時不存在故障。當上述操作步驟完成時，警告信息立即消失。

如有必要使用千斤頂升起車輛，則必須手動設置標準高度，然后關閉車身水平高度控制系統。關閉水平高度控制的具體步驟為：開啟點火裝置，向前按蹺板開關10～15s，松開蹺板開關后，儀表板多功能顯示器上顯示“車輛水平控制功能關閉”，此時車輛可以升高。

想要再次開啟車身水平高度控制系統，首先要開啟點火裝置，向前按蹺板開關10～15s或者使車輛起步，車身水平高度控制系統自動開啟。

二、保時捷Cayenne E2空氣懸架系統組成及控制功能

1.系統組成

新款Cayenne車型的前橋和后橋上的所有的空氣彈簧滑柱都經過重量優化，新設計的底盤連接省去了前橋上的固定鞍座。在后橋上，車橋安裝件以剛性方式整合在車身中(整合式搖臂)，以提高抗扭剛度，此舉有助于提高Cayenne車型的操控性。

新的空氣懸架系統也設計為封閉式系統，當水平高度發生變化時，空氣暫時存儲在蓄壓器中。由于使用了針對新需求加以優化的壓縮機，可對空氣進行中間存儲，從而節省能量，圖2為空氣彈簧示意圖。

此外，在手動或自動選擇后，高度設置的變化可更快執行。帶PASM(保時捷主動懸掛管理系統)的新空氣懸架系統具有新的軟件編程功能，可為“Comfort(舒適)”、“Normal(標準)”和“Sport(運動)”這三大PASM模式創造更廣的調節范圍。

在所有Cayenne車型上，駕駛員都可以使用中控臺上的獨立搖桿開關手動選擇不同高度，這樣就可通過設置更大的涉水深度以及更大的接近、離去角來進一步增強Cayenne的越野適應性。

如圖3所示，Cayenne配備一個帶有壓縮機的封閉式空氣懸架系統、帶有集成式壓力傳感器的電磁閥組和一個蓄壓器。為了升高車輛，電動壓縮機將空氣泵入彈簧裝置內，降低車輛時，多余的空氣不會釋放到外面，而是由壓縮機送回到5.2L的蓄壓器內。這套系統使Cayenne特別節能，也確保了懸掛系統的快速控制。

自適應空氣懸架系統包含以下部件：①用于更好地利用能源以及更快地調節高度的封閉式供氣系統；②帶有空氣干燥器、與內部分離的電動壓縮機；③用于控制空氣彈簧容積的電磁閥；④輕合金蓄壓器；⑤前橋和后橋上2個帶有外導軌和整合式減震器的全承載空氣彈簧(結構如圖4所示)；⑥4個用于探測車身運動的水平高度傳感器(彈簧行程傳感器)；⑦PASM(保時捷主動懸掛管理系統)和空氣控制整合在一個控制單元內。

2.控制功能

空氣懸掛系統的控制原理如圖5所示。

(1)舉升車輛

如圖6所示，為了升高車輛，分別對前橋和后橋上的空氣彈簧充氣，壓縮機將空氣泵出蓄壓器，并通過管道和閥門導入空氣彈簧，為此會切換轉換閥1和相應的空氣彈簧轉換閥(例如USV)。

(2)降低車輛

如圖7所示，為了降低車輛，分別切換前橋和后橋上的空氣彈簧，壓縮機通過轉換閥1將空氣泵出空氣彈簧。空氣通過空氣干燥器和轉換閥2導入蓄壓器。這樣的回路設計意味著系統中的濕氣會被一次次清除。

三、故障案例

故障現象：一輛Cayenne E2報修底盤報警故障，客戶對故障進行描述，停車一晚上后，第二天發現車輛左側車身偏低，啟動車輛后行駛底盤報警。

故障診斷：確認故障現象有時出現，操縱水平高度調節開關改變車身高度時，多功能儀表中有時出現“無法實現”的報警提示，如圖8所示。

目視檢查車輛整體在水平地面上無傾斜現象，水平高度停放正常。用PIWIS Tester進入水平控制單元中，有故障碼000284，即控制單元位置不可調，車輛高度過低，故障為不存在，此類故障類型一般為車輛實際懸架高度未達到設定高度時的報警提示。

進行實際值檢測未見明顯數據異常：中千斤頂模式停用，說明沒有進行空氣懸架舉升模式的操作；發動機轉速為605r/min；高度傳感器電壓5V；系統壓力傳感器0.63MPa；緊急操作水平高度控制為“非應急行駛”；極限級別為“否”；車輛未傾斜。

進行驅動鏈接功能測試，水平高度控制/PASM的功能：系統空氣體積的重新測定，總空氣量101L，空氣體積流量監測正確，說明空氣壓縮機與閥組控制功能應為正常狀態。將車輛調節到標準高度項中進行調節，車輛設置高度也能夠實現操控要求，水平控制系統功能測試正常。

在高度傳感器校準功能中對空氣懸架高度值測量(如圖9所示)，發現左側高度明顯低于右側整體高度，具體數值如表1所示。

然后將車輛設置在千斤頂模式，舉升后檢查底盤空氣懸架系統是否有異常現象。當檢查到左前空氣懸架時，明顯聽到左前空氣彈簧底部有輕微的漏氣聲。采用測漏試劑進行噴試，未檢測出確定部位，最終用手觸法通過漏氣氣流微量變化確定為空氣彈簧底部有泄漏，在空氣彈簧中空氣完全泄漏盡時，用手按動空氣彈簧上氣室，已無充氣壓力，如圖10所示。

將車輛從舉升架上落至平地，解鎖千斤頂模式，啟動發動機，左前空氣彈簧開始充氣，并升起到水平高度，在空氣懸掛泄漏部位仔細聽診，沒有明顯泄漏聲音。再將車輛進行舉升檢查，當左前空氣彈簧在無載全伸時，漏氣的現象出現。

在此之前遇到過這樣類似的故障，如橡膠充氣室底部伸縮沿帶疲勞老化裂紋出現時，容易出現此故障現象：當車輛在低位或重載時，伸縮沿裂紋在充氣壓力及卷曲幅度最大時，裂紋漲開最大，產生壓縮氣體滲漏較多；當車輛調至高位或舉升檢查時，由于充氣室的伸長，空氣彈簧伸縮帶延伸拉長，由卷曲狀態變為伸長狀態，使微泄漏部位裂紋密合，并且空氣彈簧沒有了對車輛的承載，其中儲壓壓力也是最低的(一般0.2MPa左右)，就不容易聽到有壓縮氣體泄漏的現象了。而本車的故障現象正好與此故障案例相反。

故障點基本確定后，對具體故障部位做進一步進行拆檢分析。按車間手冊要求把左前空氣彈簧拆下，如圖11所示，放入到水箱中加壓進行泄漏檢測，在空氣彈簧與減震器底部有大量氣泡溢出。

表1 空氣懸架高度值

對空氣彈簧總成部件進行分解檢查，流程如圖12所示。

故障原因分析：在空氣充氣室下端密封體與減震器接合部位的導向橡膠環組裝過程中，導致空氣彈簧下端密封體(鋁合金)與套裝在減震器上的導向密封環安裝不正確而擠壓變形，最終致使空氣彈簧組件密封面與減震器上的“O”型環密封帶密封不嚴，產生氣體泄漏，而使左側空氣懸架降低，最終導致車輛停駛后車身的歪斜，并引起車輛初駛過程多功能儀表中的底盤報警提示。

故障排除：更換新的空氣彈簧氣室、導向膠環、減震器上的“O”型密封環后(見圖13)，將空氣彈簧總成裝回車輛上，并對水平空氣懸架系統進行高度校準，試車后故障排出。

關鍵組裝注意點：在涂好潤滑脂后，如圖14所示，使用合適的一字螺絲刀逐次將導向膠環沿圓周方向推入，直到能夠用手臂力量將空氣彈簧與減震器壓合為止。

空氣彈簧滑柱在出廠時經過了預先充氣，具有約0.25 MPa的過壓。安裝新的空氣彈簧滑柱時請注意，根據存放時間的長短，空氣可能會從空氣彈簧滑柱的防塵套中擴散(泄漏)。如果從運輸包裝中拆卸了空氣彈簧滑柱，并且在沒有充氣的情況下安裝，防塵套可能會出現褶皺，因而損壞空氣彈簧滑柱。出于這個原因，使用前必須對所有空氣彈簧滑柱再次充氣，維修安裝時也需要預充氣。空氣彈簧滑柱必須僅充有經批準的氣體，即氮氣或不含機油的壓縮空氣。

從壓力控制閥上拆下護蓋，小心地拆下剩余的任何包裝，在充氣過程中，確保不要損壞護套。在一些情況下，要求最高1.1MPa的過壓(公差上限，彈簧滑柱減壓)以打開壓力控制閥。使用幾個單獨的壓力槍對氣動彈簧撐桿支柱充氣，防止給氣動彈簧撐桿支柱充入過量的過壓，不要對空氣彈簧滑柱充入超過0.25MPa的過壓。

四、在維修車間中對空氣懸架系統為空的車輛執行操作的說明

1.如果被升高車輛的空氣懸掛系統為空，則不可將車輛放回地面并開動車輛。

2.在空氣彈簧滑柱為空時，升高車輛會在空氣彈簧中形成真空。將車輛放回地面后，空氣彈簧滑柱防塵套可能會發生褶皺，會導致再次升高車輛時，空氣彈簧滑柱過早失效。

3.如果在一個或多個空氣彈簧為空的情況下駕駛過車輛，則必須更換這些空氣彈簧。即使車輛有一個或多個空氣彈簧為空，也可在維修車間中對車輛進行操縱。

4.操作空氣懸掛系統時必須保持絕對清潔。

如果進入維修車間的車輛的空氣懸架系統存在故障，或已完全或部分排出氣體，則升高車輛后必須根據需要使用氮氣壓縮氣瓶重新充氣，具體取決于故障類型。換言之就是在操作完成后，將車輛放回地面前必須對空氣懸架系統充氣，可以防止車輛中任何未發生故障的空氣彈簧滑柱受到損壞。

五、尚未交付給客戶的車輛(新車檢測之前)的操作步驟

尚未交付給客戶的車輛通過提升平臺升高，尚未交付給客戶的車輛處于運輸模式，空氣懸架系統為空。

按照以下“對一個車橋進行排氣和充氣”和“對整個空氣懸架系統和蓄壓器進行排氣和充氣”中的說明對空氣懸架系統充氣。

在車輛移交之后，可使用保時捷系統檢測儀禁用運輸模式。

1.車輛移交

“Porsche System Tester”(保時捷系統檢測儀)>>“Control unit overview”(控制單元概述)>>F7–“Additional menu”(附加菜單)>>“Vehicle handover”(車輛移交) <<。

2.運輸模式

“Porsche System Tester”(保時捷系統檢測儀)>>“Control unit overview”(控制單元概述)>>“Levelling system/PASM”(車身水平高度控制系統/PASM)>>“Actual values/Input signals”(實際值/輸入信號)>>“Transport mode”(運輸模式)<<。