2008年寶馬X3故障燈及安全氣囊警示燈亮

◆文/AUTOSOS汽車專業培訓中心

故障現象

一輛2008年出廠的3.0L寶馬X3，底盤代號為E83，行駛了15 0871km。車主反映：該車儀表臺上的四驅系統故障燈以及安全氣囊警示燈點亮。

故障診斷與排除

通過與車主交流得知，該車已在其他維修廠進行過檢查，但未更換過任何部件，只是對轉向角度傳感器進行了匹配校準。由于完成匹配工作后故障燈熄滅，且故障現象未再現，之前的維修廠也就草草交車，沒料到車主繼續行駛后故障燈又再次點亮，遂進本廠檢修。

根據故障車的故障現象及車主描述，筆者起初認為四驅系統故障警示燈似乎與安全氣囊警示燈并無直接關聯，但查閱了寶馬X3 E83的車載網絡系統圖(圖1)，發現該車動力傳動及四驅控制的模塊都是通過PT-CAN高速網絡線與車輛儀表(網關)相連，并進行通信。車載網絡系統圖中的MRS4RD模塊，即多方位乘員保護系統控制單元主要負責車內的被動安全系統控制，如安全氣囊，該模塊通過K-BUS低速網絡線與SVT電子伺服式助力轉向系統進行通信，同時也通過儀表(網關)與車輛其他模塊進行通信。也就是說，該車四驅系統內部信號錯誤也會影響安全氣囊系統的信號數據錯誤，從而導致安全氣囊警示燈也同時點亮。基于此，筆者決定重點檢查四驅系統。

寶馬的四驅系統xDrive(圖2)是一種用于控制和調節前后橋驅動扭矩分配的系統。DSC動態穩定控制系統將測量值提供給xDrive使用，同時也受行駛性能變化的影響。該系統利用可控的多片式離合器解決牽引力和行駛性能之間的矛盾，因此xDrive系統不是按照固定的比例來分配扭矩，而是由分動器中的受控多片式離合器中的離合器鎖止扭矩和前后橋上可傳輸的扭矩來決定的。

寶馬的xDrive系統的核心部件是分動器(圖3)。當分動器中的多片離合器分離時，驅動扭矩不會被傳輸到前橋上，而是所有驅動扭矩被傳輸到后橋主減速器上；當多片式離合器完全閉合時，則前橋和后橋以相同的轉速旋轉，而扭矩大小的分配則根據每個車橋上可支持的扭矩來決定的。例如：當紅燈變成綠燈時，車輛以1擋油門全開起步時，由于車橋負荷會出現轉移，后橋會承擔較高的車橋負荷，同時也會被分配較高的驅動扭矩。這意味著當前后橋的摩擦系數相同時，可傳輸的驅動扭矩與車橋負荷分配一致。如果前橋位于摩擦系數較高的平面，而后橋位于冰面等摩擦系數較小的平面時，則前橋被分配的扭矩要高于后橋，極端情況下甚至會出現所有扭矩都被分配至前橋，而后橋上的扭矩幾乎為0。這樣就使得車輛能夠在極端路面狀況下也有較強的行駛驅動力。控制多片離合器的執行器是分動器伺服電機，而伺服電機又被分動器控制單元VGSG所控制。

圖2 寶馬四驅系統xDrive控制原理

圖3 寶馬xDrive系統分動器

電子元器件被集成在分動器控制單元中。分動器控制單元從DSC控制單元接收關于當前所需的離合器扭矩的信息，該信息被轉化成伺服電機相應的旋轉動作。鎖止扭矩決定了前后橋上的驅動扭矩分配，而鎖止扭矩則是根據駕駛員命令以及更高一級的防滑控制和動態行駛調節器計算而來的。為了讓伺服電機的角度位置與離合器鎖止扭矩準確對應，同時考慮磨損的影響，汽車發動機在停止工作后系統將進行一次基準運行。在基準運行期間，離合器被完全結合和分離一次。在分離和結合時，對伺服電機的每個角度位置都進行一次耗電量的測量，從而計算出離合器閉合的起始和終止時機。角度位置是由集成在伺服電機中的霍爾傳感器確定的。

在分動器控制單元VGSG內安裝有一個應急行駛調節器，作為DSC控制單元中的分動器離合器控制的備用控制裝置。這樣，即使重要傳感器信號缺失或DSC控制單元失靈時，也能盡可能保證獲得四輪驅動功能。應急行駛調節器包括兩個調節模塊：預控制模塊和防滑模塊。對防滑控制系統起決定作用的是車輪轉速信號，而對預控制起決定作用的是來自于轉向角和偏轉率信號。如果單個傳感器信號失靈，系統將計算出替代值，并利用擴展的調節閥值執行相關的功能，系統將一直按照這種工作方式，直到無法再提供有效的四輪控制為止。此時，組合儀表中的四驅系統故障指示燈也會隨之點亮。

由上述的控制原理可以大致判斷，故障車的xDrive系統進入了應急響應模式才會點亮四驅系統故障燈。接下來，我們將通過進一步檢測以確定是傳感器信號出現了問題，還是控制單元控制信號的問題，或者是分動器機械故障，引發系統報警。

通過寶馬原廠診斷軟件ISTA對車輛內部模塊進行詳細檢測后，果不其然，我們看到了預想當中的故障代碼：5EF4-DSC(轉向角傳感器內部故障)。

根據該故障代碼可以初步判斷是轉向角度傳感器的信號出現了錯誤，使得xDrive系統進入了應急模式，從而點亮了四驅系統的故障燈。至此，診斷方向已基本明確，但仍然不能確定是傳感器內部故障產生的信號錯誤，還是轉向角信號在傳輸的過程中出現了錯誤。當然，也可能傳感器信號及傳輸線路都沒有問題，而DSC控制單元在處理信號時出現了問題，也不排除是分動器的伺服電機及內部的機械故障。

由于先前的維修廠對轉向角度進行了校準后，故障現象曾經消失過，我們再次進行了轉向角度校準，故障警示燈確實熄滅，故障被排除。為謹慎起見，我們沒有急于交車，而是進行了路試。起初故障燈并未點亮，但就在行駛一段距離并做大幅度轉向后，四驅系統及安全氣囊警示燈再次點亮，故障重現。

為了查明故障點，我們參照電路圖(圖4)，對轉角傳感器及周邊電路進行了如下檢測。

1.檢測DSC控制單元的供電搭鐵情況。打開點火開關測量1號腳，電壓12.3V，正常。測量5號腳，搭鐵正常。因此判斷DSC模塊供電正常，但是否能處理轉向角度信號還不得而知，暫時無法檢測，后續再用排除法來判斷。

2.從車載控制網絡電路圖(圖5)來看，轉向角度傳感器的CAN-H與CAN-L信號線通過X1893、X1894節點與DSC控制單元的3、4號腳相連接，測量該段線路的通斷情況，結果正常。

圖4 轉向角傳感器電路圖

圖5 車載控制網絡電路圖

3.檢測轉向角度傳感器3、4號腳信號輸出的情況，以判斷是傳感器故障，還是DSC模塊故障。在檢測的過程中我們發現轉向角傳感器輸出的信號值時而正常(CAN-H：2.7V；CAN-L：2.3V)，時而不正常(CAN-H：2.3V；CAN-L：2.0V)。為進一步驗證，我們拆解了轉向角度傳感器，發現該傳感器的滑動觸點已磨損(圖6)，導致其輸出信號錯誤，影響了xDrive系統的運行計算。

圖6 轉向角傳感器滑動觸點已磨損

更換轉向角度傳感器，并對其進行編程及匹配后，再刪除故障碼，經反復試車，四驅系統及氣囊警示燈均未再點亮。

因我們之前通過車載網絡圖及后續的具體原車電路圖我們可以得知MRS4RD模塊，即多方位乘員保護系統控制單元的CAN線與轉向角度傳感器的CAN線是共通的，也正是因為轉向角度傳感器的信號失準，導致了MRS4RD模塊接收到了錯誤的通信信號，因此導致了安全氣囊燈的點亮，而且為了慎重起見我們也對MRS4RD模塊的供電、搭鐵進行了測量，結果均為正常。至此，該車的四驅及氣囊故障得以圓滿排除。

維修小結

其實對于轉向角度傳感器的故障之前在寶馬760 E66車型上也遇到過，只是那臺車報的是主動轉向故障。但是通過原理的理解與分析，我想不管是報4X4故障、安全氣囊故障還是主動轉向等，都會有相應的檢修思路以及方向，怕的就是維修人員對車輛控制原理不太清楚的情況下盲目地去維修，導致后續走了很多彎路甚至無法排除故障。還有就是身為維修人員的我們一定要有工匠精神，在沒有百分百確定故障點之前切勿應付車主盲目交車，這樣其實對于自己包括客戶的滿意程度都會受到很大的影響，在當前客戶至上的理念下還是要相當的嚴謹。望此維修案例可以給維修工們更多的啟示。

圖7 多重成員保護系統電路圖

專家點評

陶建業

此文作者非常有意思，在確認車輛故障現象后，不是先從車輛故障存儲器記錄著手分析，而是從故障現象展開了知識分享，普及了此款車的四驅系統Xdrive的相關知識，棒棒噠！

隨著車輛安全性能、舒適性、操控性能的不斷提高，車載網絡架構中的模塊也隨之增加，有些車輛的模塊數量已經攀升到三位數，給維修帶來了新的挑戰。很多時候根據故障現象無法下手或被引入誤區，只有通過專用診斷儀器及診斷設備來輔助才能迅速鎖定故障。在該案例中，用診斷儀器可以清楚地看到轉向角傳感器內部故障，但根據經驗，作者從四驅xdrive系統開始檢查，把轉向角傳感器的檢查留到了最后，這個“包袱”抖得有些晚。

另外，需要特別指出的是，在網路總線中，不是離得近才能相通。不同類型網絡總線間信號必須經過網關翻譯后才能共享，某條總線上的傳感器信號就是通過網關翻譯后用于多個系統，信號異常后就會直接導致多個模塊故障指示燈報警，此案例就是轉向角度信號異常后導致多個故障燈報警的。但一個模塊可以同時和兩類總線進行通信，此車SVT電子伺服式助力轉向模塊就是很好的例子，同時是K-bus的客戶還有PT Can的用戶。