寶馬G11/G12車空氣懸架原理解析及常見故障排除

無錫汽車工程高等職業技術學院 孔水清

1 寶馬G11/G12車空氣懸架系統的組成

寶馬G11/G12車空氣懸架系統主要由前（后）部高度傳感器、垂直加速度傳感器、垂直動態平臺（VDP）、VDP控制單元、供氣裝置、電子減震控制系統（EDC）、中控臺操作單元等部件組成。

1.1 前（后）部高度傳感器

為了檢測更加精確，寶馬G11/G12車在前橋和后橋上分別安裝了2個高度傳感器，高度傳感器將信號發送給VDP，VDP再將信號發送到FlexRay總線。對于沒有安裝VDP的車輛，高度傳感器與車身域控制器（BDC）連接，BDC將信號發送至FlexRay總線。

高度傳感器是一種線性霍爾傳感器（非接觸式），該傳感器將汽車行駛時懸架的高度變化通過一個角度器，按比例轉換為模擬電壓信號。高度傳感器內部由定子和轉子組成，定子內的激勵線圈由于交流電的作用，產生電磁交變場，并穿過轉子，在轉子中感應的電流在轉子周圍產生第二電磁交變場。來自激勵線圈和來自轉子的電磁交變場作用在接收器線圈上，并在其中引起相應的交流電流，最后以模擬電壓輸出。接收器線圈中的感應電流大小取決于接收器線圈與定子及轉子的距離（發送臂的角度）。

1.2 垂直加速度傳感器

垂直加速度傳感器沿著車輛垂直軸計算車輪的加速度。寶馬G11/G12車底盤系統上安裝了前橋電動主動式側傾穩定桿（EARSV）和后橋電動主動式側傾穩定桿（EARSH），并配備了4個垂直加速度傳感器，分別安裝在減震器上。垂直加速度傳感器的信號由VDP控制單元讀取。

1.3 垂直動態平臺（VDP）

為確保在不同負載下乘坐舒適性不變，寶馬G11/G12車在前輪和后輪懸架上配置了空氣彈簧，EDC通過對車輛懸架的控制，確保在不同負載下車身高度處在最佳狀態。同時EDC通過將車輪負載波動降至最低，并在車輛制動時縮短制動距離來改善車輛的行駛安全性。

1.4 VDP控制單元

寶馬G11/G12車VDP控制單元位于行李箱右后方，與FlexRay總線連接，VDP控制單元可調節兩軸的懸架高度及EDC，也可通過壓縮機繼電器對壓縮機進行控制。此外，安裝在減震器上的4個垂直加速傳感器也與VDP控制單元相連接。右后配電器給VDP控制單元供電。

1.5 供氣裝置

供氣裝置主要由壓縮機、空氣干燥器、電磁閥、蓄壓器、壓力傳感器及放氣閥等組成。壓縮機可提供17 bar（1 bar=100 kPa）的壓力；空氣干燥器安裝在壓縮機上，可起到預防結冰的作用；供氣裝置內共有5個電磁閥，其中4個電磁閥分別單獨控制空氣彈簧，1個電磁閥用于控制兩個蓄壓器；壓力傳感器主要用來監控蓄壓器、空氣彈簧等系統壓力；放氣閥主要用來控制車輛高度。

供氣裝置主要給空氣彈簧和膜片折疊氣囊供氣，可提供6 bar～7 bar的工作壓力，空氣彈簧配有4 L和2 L兩個蓄壓器，在空氣彈簧內始終留存2 bar的剩余壓力，通過使用蓄壓器，車輛可以在正常水平上保持較長停放時間（通常情況下允許車輛在24 h內下降約2 mm）。

1.6 電子減震控制系統（EDC）

EDC是一個可變的電子調節系統，主要用于調整減震器的狀態。利用減震器的2個電磁閥線圈調節車輛垂直動態，其中1個電磁閥線圈用于壓縮階段，另1個電磁閥線圈用于拉伸階段。EDC可改進車輛滾動舒適性，并提高車輛的駕駛性。駕駛人可將車輛調整至運動狀態或舒適狀態，從而通過EDC對空氣懸架的阻尼力進行調整。

1.7 中控臺操作單元

中控臺操作單元可對車輛空氣懸架進行控制，如果通過中控臺操作單元將車輛調整至運動狀態，車身可相對于標準位置下降10 mm左右，此時車身重心下降從而改進車輛駕駛性。當寶馬G11/G12車行駛到120 km/h時，車身也會自動下降10 mm左右，以優化空氣動力性。除降低車身外，還可通過中控臺操作單元提升車身高度，從而使車輛能適應更多道路環境。

2 寶馬G11/G12車空氣懸架的工作原理

與早期寶馬7系車相比，寶馬G11/G12車的空氣懸架在組成、結構及控制邏輯上都發生了很大的變化，因此在遇到相關維修故障時，需要理解寶馬G11/G12車的空氣懸架系統的工作原理，并了解信號的傳輸方式。

如圖1所示，VDP控制單元通過FlexRay總線接收車速信息、車載電壓信息、車門狀態信息等車輛啟用條件信息，并可根據車身高度信息、駕駛模式信息、車輛高度調節按鈕狀態信息、供氣裝置的溫度信息和壓力反饋信息等信息控制模塊內的程序控制模式，控制壓縮機和電磁閥工作狀態，繼而適時調整空氣彈簧壓力，改變車身高度。

圖1 寶馬G11/G12空氣懸架系統的工作原理

3 空氣懸架常見的故障排除

通常情況下，空氣懸架的故障表現為車輛左右傾斜或前后高低不平。碰到這些故障，應當如何做才能高效找出故障原因呢？

接車后，首先要確認故障現象，需要注意以下幾點。

（1）確認故障現象是否真實存在。仔細查看組合儀表，看是否有相關故障燈點亮。

（2）結合懸架系統的功能檢查，確認系統的功能狀態。在進行功能檢查時，不能只通過聽壓縮機是否工作來判斷懸架系統工作狀態。因為在正常情況下，為降低車輛噪音，寶馬G11/G12車在低速時壓縮機可能不會啟動，而是優先采用儲氣罐供給壓縮空氣。

（3）懸架系統外觀檢查。舉升車輛，目視檢查車輛的底盤有無刮蹭或其他異常，比如高度傳感器安裝位置是否正確，安裝是否牢靠，空氣管路是否連接良好等。

（4）詢問顧客最近有沒有做過車輛的相關維修。這里的相關維修不單單是指空氣懸架本身的維修，也包括車輛其他系統的維修。因為懸架控制的很多輸入信號是通過FlexRay總線由其他模塊發送過來的，如系統工作授權信息、車速信息、發動機狀態信息、車門狀態信息、環境溫度信息等，還有總線系統本身的故障等等。如果由于其他系統的故障導致這些信號出現了問題，也可能導致懸架系統出現故障。

（5）在確認完以上幾個點后，連接寶馬專用故障診斷儀（ISTA）進行診斷。

在ISTA的“服務功能-底盤-垂直動態平臺”目錄下，集成有“VDP：壓縮機試運行”ABL文件，執行這個ABL，同時注意車輛左后部是否有壓縮機的工作聲音，可以初步判斷故障所在范圍。然后根據故障所屬范圍，進行針對性的重點分析。在執行這個ABL后，如果壓縮機沒有任何反應，同時車輛不存在總線通訊故障和其他系統相關故障，可以初步判斷壓縮機控制電路或者控制模塊及壓縮機本身可能存在問題。

通過壓縮機的控制電路可以分析出可能出現故障的部件有：保險絲、繼電器、壓縮機、VDP模塊及線路連接等。針對這些可能原因，要按照由易到難的順序進行排查。同樣的道理，可以通過執行“服務功能-狀態值”的ABL文件，判斷電磁閥及其控制電路是否存在問題。在執行“服務功能-空氣彈簧”ABL時，如懸架系統有反應，但升降緩慢或懸架歪斜，則故障范圍可能存在于輸出執行端的諸多方面，如壓縮機輸出壓力是否充足、壓縮機控制電路是否有接觸電阻、供氣管路是否泄露及堵塞、氣囊是否漏氣等，這些可能的故障原因都必須一一進行排查。

如果執行“服務功能-空氣彈簧”ABL時，系統工作正常，車輛靜置一段時間后也沒有出現車身歪斜的現象，可以將故障范圍鎖定在系統的信號輸入和模塊控制端，這些信號輸入是否正常，可以通過ISTA讀取數據及線路測量來排查。