詳解車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)及典型故障案例(五)

◆文/北京 楊老師

(接上期)

上期介紹了寶馬車系車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)各功能的原理。需要特別說明的是，本文的內(nèi)容主要是針對E7X和第五代7系F0X，由于年款的不同以及車型配置的差異，車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)的子功能也會有所不同。

本期開始，筆者將精選幾個典型的寶馬車系車身穩(wěn)定系統(tǒng)維修案例，以期通過實際的維修案例讓廣大讀者能對車身穩(wěn)定系統(tǒng)的邏輯功能及控制原理有更深入的了解和更全面的認識。

案例1:高速時方向和制動失控

一車主投訴，車輛在高速行駛時，突然出現(xiàn)側(cè)向滑移，方向盤可以轉(zhuǎn)動，但不能改變行駛方向，且踩制動踏板時無制動效果，之后多個故障燈點亮報警，最后導致車輛與護欄發(fā)生剮蹭。據(jù)車主反映，當時車速并不高，大概在70～80km/h之間，因此，車主堅稱是車輛存在故障才導致車輛打滑失控，從而引發(fā)了事故。

那么，到底是車輛失控導致的事故，還是因為車輛存在故障引發(fā)失控而導致的事故？這是車主與廠家爭論的焦點，也是我們調(diào)查的關鍵點！

為了尋找真實的答案，通過詳細檢查，我們得到的重要信息有以下幾點：

1.連接專用診斷儀，發(fā)現(xiàn)車輛相關系統(tǒng)存有如圖27所示歷史故障代碼。

2.四個輪胎的氣壓均在標準范圍內(nèi)，底盤沒有碰撞痕跡，懸架沒有任何變形或損壞，輪轂沒有可見變形，但兩個后輪（驅(qū)動輪）的輪胎花紋已磨損至極限狀態(tài)（圖28）。

3.外出路試，車輛儀表臺上沒有任何報警燈點亮，也未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及制動系統(tǒng)有任何異常的跡象。

4.調(diào)取網(wǎng)關以及相關各個模塊的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，車輛在108km/h就已經(jīng)出現(xiàn)了失控。當車速在87km/h時，在短短的1s之內(nèi)車速從87km/h驟減至68km/h，說明此時發(fā)生了碰撞，而在發(fā)生碰撞之后車身穩(wěn)定系統(tǒng)也報出了“轉(zhuǎn)向角與慣性值信號不可信”的故障代碼。車輛信息報文含義與故障代碼細節(jié)記錄如圖29所示。

圖27 事故車上的故障代碼

圖28 事故車后輪輪胎花紋

圖29 事故車故障代碼細節(jié)記錄

根據(jù)上述這些信息，筆者認為該車在積水路面高速行駛時，由于輪胎花紋幾乎被磨平，已不具備任何排水性能，從而導致車輛發(fā)生側(cè)滑，引發(fā)事故。相關系統(tǒng)的故障代碼正是記錄了車輛因失控、側(cè)滑而導致信號不可信的數(shù)據(jù)。仔細閱讀相關故障代碼的含義我們不難發(fā)現(xiàn)，所有故障代碼的含義均是：實際轉(zhuǎn)向角、重力加速度、偏航轉(zhuǎn)角信號無效。

故障代碼含義中的“信號無效”到底是什么意思？筆者認為相關模塊通過數(shù)據(jù)總線向車身控制模塊實時傳遞與車輛姿態(tài)相關的數(shù)據(jù)信號，在車輛某些異常狀態(tài)下，系統(tǒng)會收到錯誤的、邏輯上不可信的信號！

舉個例子：如果車輛正以100km/h的速度向前行駛，系統(tǒng)卻突然收到了一個向后的慣性加速度信號或者180°的轉(zhuǎn)向角信號，那么車身控制模塊就會設置相關信號不可信的故障代碼。因為，正常情況下，車輛不可能突然由100km/h正向行駛變成倒車狀態(tài)，也不太可能在車速100km/h時出現(xiàn)180°的轉(zhuǎn)向。如果突然出現(xiàn)這些不可信的數(shù)據(jù)信號，則只可能是車輛進入了失控狀態(tài)。

至此，已基本可以判定該車事故的根源是輪胎花紋嚴重磨損引發(fā)車輛失控，而非車輛本身故障。

雖然該車事故根源已經(jīng)找到，但另一個問題又隨之而來：為什么帶有車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)的車，在積水路面行駛時會因輪胎花紋磨平而容易失控？

首先，我們要了解一下輪胎與路面的關系：車輛在路面行駛，是靠輪胎與地面的摩擦來實現(xiàn)的，一旦輪胎與地面之間出現(xiàn)打滑就會導致車輛進入不穩(wěn)定的狀態(tài)，尤其是車輛的橫向穩(wěn)定性無法得到保證。這一點，在本連載之前的與ABS原理有關內(nèi)容曾經(jīng)作過介紹。

另外，輪胎與地面的摩擦系數(shù)不是一成不變的，摩擦系數(shù)的大小不僅與輪胎本身性能有一定的關系，而且最主要的因素是由路面的性質(zhì)以及干濕所決定的。不同路面的附著系數(shù)如表2所示。

表2 各種路面上的附著系數(shù)

從表2可以看出，同樣的路面，表面干燥和表面潮濕時的附著系數(shù)存在明顯的不同。理論上，輪胎與地面的接觸面積越大、抓地力就越好，但在潮濕、積水的路面會產(chǎn)生“水滑”現(xiàn)象。輪胎和地面中間存在一層水膜，如果輪胎沒有合適的排水槽，這層水膜就會極大地影響附著系數(shù)，極易使車輛打滑從而失控。因此，輪胎要保證與地面保持良好的抓地力，必須具有良好的排水性能。

簡而言之：車輛高速行駛在積水路面上時，輪胎與路面間的積水如果不能及時被排除，中間形成的水膜層會使輪胎懸浮，嚴重時會產(chǎn)生“水滑”現(xiàn)象，輪胎與路面之間的摩擦力急劇下降，使得汽車陷于失控的危險境地。如果輪胎花紋槽溝較淺或胎壓較低時，更容易出現(xiàn)失控現(xiàn)象。輪胎排水示意圖如圖30、31所示。

圖30 輪胎排水性良好時與地面接觸示意圖

圖31 輪胎排水性較差時與地面接觸示意圖

在圖30、31中A為排水區(qū)，車速越快，排水區(qū)越大；B為水膜去除區(qū)，主要靠輪胎花紋祛除水膜，輪胎花紋越深，除膜效率越高，水膜去除區(qū)的位置越靠前；C為接觸區(qū)，車速越慢、輪胎排水性越好，接觸區(qū)越大，車速越高、輪胎排水性越差，接觸區(qū)越小甚至消失。當輪胎完全懸浮在水膜上時，車輛將處于失控狀態(tài)。

另外，輪胎花紋的樣式和深度，同樣對輪胎的抓地力有著重要的影響。縱向的排水槽越多、越深，輪胎排水能力就越好，而單向?qū)蜉喬ィ▓D32右側(cè)所示）則有著更為出色的排水性能。

圖32 輪胎花紋對排水性的影響

積水深度對輪胎的抓地力也會產(chǎn)生明顯的影響。根據(jù)一些汽車廠家和輪胎供應商對家用轎車常見輪胎（全新輪胎）的實驗測定數(shù)據(jù)顯示：當路面積水深度達到2mm時，車輛發(fā)生水滑的臨界車速為120km/h左右；當路面積水深度處于4～6mm之間時，車輛發(fā)生水滑的臨界車速在100km/h左右。另外，輪胎氣壓越低，車輛發(fā)生水滑的臨界車速也就越低（圖33）。

圖33 發(fā)生水滑現(xiàn)象的最低車速與胎壓的關系

綜上所述，導致車輛發(fā)生水滑現(xiàn)象的因素有車速、積水深度、輪胎花紋樣式、輪胎花紋深度、輪胎氣壓。輪胎花紋越淺、胎壓越低、路面積水深度越深，出現(xiàn)水滑的臨界車速越低，車輛就越容易出現(xiàn)失控，越容易引發(fā)事故。

通過本案例，我們可以看出，雖然車身穩(wěn)定系統(tǒng)能起到輔助控制功能，但也不可能絕對安全，因為車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)的局限性。也就是說，車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)再先進，也只是有限度地擴大了車輛的極限控制范圍，同時，影響車輛穩(wěn)定性的因素很多（圖34），任何一個因素出現(xiàn)問題，都會降低車輛的極限控制范圍。另外，車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)要想充分發(fā)揮其效能，必須建立在完美的底盤調(diào)教、強大的制動效能、足夠的抓地力（輪胎與地面之間的摩擦力）之上。

圖34 影響車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)的因素

在本案例中，所有的證據(jù)、信息都證實，引發(fā)車輛出現(xiàn)事故的根本原因在于：輪胎花紋太淺，導致車輛出現(xiàn)水滑現(xiàn)象并失控，而車輛本身并未出現(xiàn)任何故障，也不存在質(zhì)量。而且車主也對這樣的調(diào)查結(jié)論也表示認可。

最后，通過本案例經(jīng)驗，筆者認為：掌握相關系統(tǒng)的工作原理，善于將理論引入到實踐的維修工作中，才是我們維修人員以不變應萬變的必勝法寶！