寶馬轎車G12底盤空氣懸架系統(tǒng)故障檢修

占亞劍 歐陽東光

摘要：本文針對(duì)一臺(tái)2016年生產(chǎn)的寶馬740Li轎車底盤出現(xiàn)的兩個(gè)故障，按照寶馬售后服務(wù)五步法對(duì)車輛故障進(jìn)行了診斷和檢修。依照“故障代碼優(yōu)先原則”對(duì)行駛過程中顛簸劇烈的偶發(fā)性故障進(jìn)行排查診斷，發(fā)現(xiàn)左后空氣彈簧減振器的管路接口的內(nèi)部密封圈發(fā)生變形破損，導(dǎo)致氣體泄漏。在對(duì)車身向左后方傾斜的故障診斷中，發(fā)現(xiàn)后橋左右兩側(cè)空氣彈簧減振器進(jìn)氣時(shí)間不同，進(jìn)而查出左后空氣懸架車身高度傳感器故障是導(dǎo)致車身傾斜的誘因。

關(guān)鍵詞：底盤故障;空氣懸架系統(tǒng);五步診斷法

中圖分類號(hào)：U472.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-2550（2019）06-0086-05

Trouble shooting of BMW G12 chassis air suspension system

ZHAN Ya-jian， OUYANG Dong-guang

（ 1. Guangdong Mechanical & Electrical Polytechnic. Guangzhou5 10512China;2. Guangdong Yuebao Automobile Sales Service Co.， Ltd. Guangzhou510512China ）

Abstract： In this paper， two faults occurred in the chassis of a BMW 740Li sedan manufactured?in 2016 were diagnosed and repaired according to BMW's five-step after-sales service?method. According to the principle of "fault code priority"， it was found that the internal?sealing ring of the pipeline interface of the left-rear air spring shock absorber was deformed?and damaged， leading to gas leakage. In the fault diagnosis of the car body tilting to?the left and rear， it was found that the air spring shock absorbers on the left and right sides of?the rear axle had different intake time， and then the fault of the car body height sensor on the?left rear air suspension was found to be the main cause of the car body tilting.

Key Words： Chassis failure; air suspension system; five-step diagnostics

占亞劍

碩士研究生學(xué)歷，現(xiàn)就職于廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電子與通信學(xué)院，任講師，主要研究方向：高職教育研究，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

引言

汽車科技的快速發(fā)展極大地提升了汽車性能與駕乘感受，更好地滿足不斷提高的用戶體驗(yàn)需求。自汽車空氣懸架問世以來，被廣泛應(yīng)用于豪華汽車底盤，逐漸成為汽車舒適性、安全性和通過性等高級(jí)別性能的代名詞。從2015年開始，寶馬新款7系轎車采用新的G12底盤取代了，上一代寶馬7系F02底盤，采用了空氣懸架、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）、電子減振控制系統(tǒng)（EDC）和自適應(yīng)駕駛管理系統(tǒng)（Executive?Drive?Pro）等多項(xiàng)汽車底盤科技，是寶馬汽車公司最高端車型的代表。其中，G12底盤對(duì)空氣避震懸架系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，在提升駕駛性能的同時(shí)，進(jìn)一步改善了寶馬7系轎車的駕乘舒適性。本文以筆者在廣東粵寶汽車銷售服務(wù)有限公司工作期間維修的一臺(tái)2016年生產(chǎn)的寶馬740Li轎車空氣懸架系統(tǒng)故障為例，對(duì)該車型號(hào)為G12底盤空氣懸架系統(tǒng)的故障診斷過程進(jìn)行分析，研究空氣懸架系統(tǒng)故障的快速診斷和檢修技術(shù)，探索提升寶馬新款7系轎車售后服務(wù)水平的科學(xué)路徑。

1寶馬740Li轎車的故障現(xiàn)象

一臺(tái)2016年生產(chǎn)的新款寶馬740Li行駛里程為14.9萬公里（如圖1所示），左后懸架空氣避震在顛簸的路面行駛偶爾會(huì)下沉，CID提示可以繼續(xù)行駛但底盤功能受到限制，正常時(shí)車輛靜止停放一天，后懸架未出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，左右高度正常，該故障在多次檢修始終未能解決，嚴(yán)重影響車輛駕.乘體驗(yàn)。半年后，該車新增另一個(gè)車身向一側(cè)傾斜的故障，當(dāng)車輛停放一天后，傾斜會(huì)更加明顯，車輛左后車身高度比右后會(huì)降低更多。車輛啟動(dòng)后，左右兩側(cè)懸架均可正常工作，但后左后側(cè)車身高度仍比右后側(cè)低10mm左右。

2寶馬轎車G12底盤空氣懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1寶馬轎車G12底盤的總體結(jié)構(gòu)

本文分析的新款寶馬7系轎車于2015年10月上市，該車型對(duì)上一代7系轎車采用的F01和F02底盤進(jìn)行了升級(jí)優(yōu)化，新底盤系統(tǒng)的型號(hào)代碼為G11和G12。G11為標(biāo)準(zhǔn)型7系轎車底盤代碼，長軸距型號(hào)的底盤代碼為G12。本文的研究對(duì)象是新款740Li轎車，屬于長軸距寶馬7系，該車G12底盤基本結(jié)構(gòu)如圖2所示：

G12底盤零部件的標(biāo)注分別為：1、前橋空氣彈簧減振支柱;2、12V蓄電池;3、制動(dòng)助力器;4、電動(dòng)轉(zhuǎn)向柱調(diào)節(jié)器;5、方向盤;6、后橋空氣彈簧減振支柱;7、五連桿后橋;8，9、選配部件（HSR、EARSH）;10，12、儲(chǔ)壓罐;11、雙車橋高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)空氣供給裝置;13、后橋集成式車制動(dòng)器的盤式制動(dòng)器;14、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)DSC;15、前橋盤式制動(dòng)器;16、雙橫臂前橋;17、選配部件（EARSV）;18、EPS。

2.2G12底盤懸架系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與性能特征

汽車底盤懸架系統(tǒng)就是指由車身與輪胎間的聯(lián)結(jié)支撐系統(tǒng)，其最重要的功能是支撐車身，主要由車橋和減振系統(tǒng)組成，分為獨(dú)立懸架和非獨(dú)立懸架兩類。為改善駕乘體驗(yàn)，B級(jí)及以上級(jí)別的轎車普遍采用獨(dú)立懸架。寶馬新款7系轎車G12底盤懸架系統(tǒng)的前懸架和后懸架分別采用了雙橫臂獨(dú)立懸架和多連桿獨(dú)立懸架，均采用配備了電子減振器控制系統(tǒng)（EDC）的空氣彈簧作為懸架減振器。因此，寶馬G12底盤懸架系統(tǒng)也被稱之為空氣懸架，如圖3所示。

雙橫臂獨(dú)立懸架可承受較大橫向加速度，響應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，在不影響行駛舒適性的前提下兼具出色的側(cè)傾支撐性能，還具備車橋彈簧相同的支撐特性和直線行駛穩(wěn)定特性。作為G12底盤系統(tǒng)后懸架的五連桿懸架，行駛過程循跡能力強(qiáng)，特別是在負(fù)荷變化期間或從轉(zhuǎn)彎行駛向直線行駛過渡期間等各種行駛情況下都可以同時(shí)保持車輛動(dòng)力性能和駕乘舒適性。

寶馬G12底盤系統(tǒng)為了減少駕乘舒適性受承載負(fù)荷的影響，對(duì)前橋和后橋的減振系統(tǒng)配置了經(jīng)過優(yōu)化的空氣彈簧減振器（如圖4所示），車身高度可實(shí)現(xiàn)升高20mm或降低10mm的變化幅度。在靜止?fàn)顟B(tài)下或車速不高于40公里/小時(shí)的行駛期間，空氣懸架可自動(dòng)對(duì)車身高度進(jìn)行調(diào)節(jié)（升高20mm），補(bǔ)償因車輛載荷或?yàn)榈玫礁玫耐ㄟ^性而需要的車身高度。當(dāng)車輛速度超過140公里/小時(shí)后，空氣懸架將自動(dòng)降低車身高度至預(yù)設(shè)的運(yùn)動(dòng)高度（降低10mm）。

相比傳統(tǒng)的油壓減振器，空氣懸架具有顯著的優(yōu)勢，如行駛安全性、駕乘舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性。但如果車輛經(jīng)常行駛在路面鋪裝情況偏差的道路環(huán)境下，或者車輛行駛里程超過10萬公里，空氣懸架后期維保費(fèi)用高和使用壽命短等缺陷將表現(xiàn)得尤為突出。寶馬新款7系轎車維修文件表明，由于空氣懸架采用了很多帶有相應(yīng)壓縮空氣接口的柔性管路，無法確?？諝鈶壹?00%密封，允許出現(xiàn)較少規(guī)定量的壓縮空氣損失。如果在正常高度狀態(tài)下停放車輛，二十四小時(shí)后高度損失最多可達(dá)5mm，且由于公差原因并非所有組件都會(huì)出現(xiàn)相同泄漏程度，長時(shí)間駐車后車身姿態(tài)有可能會(huì)出現(xiàn)較明顯的傾斜現(xiàn)象。

2.3G12底盤懸架系統(tǒng)的工作原理

垂直動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)VDP是G12底盤系統(tǒng)的中央.控制模塊。垂直動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)VDP控制單元通過四個(gè)車輛高度傳感器讀取當(dāng)前車輛高度。在調(diào)節(jié)過程中，垂直動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)VDP對(duì)空氣彈簀減振器相應(yīng)的電磁閥進(jìn)行控制。在靜止?fàn)顟B(tài)下和低車速下（0～20km/h）根據(jù)兩個(gè)蓄壓器的儲(chǔ)存容積進(jìn)行調(diào)節(jié)。在行駛期間（20km/h～40km/h）進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，所需壓縮空氣由壓縮機(jī)產(chǎn)生并直接輸送至相應(yīng)空氣彈簧減震器?？諝鈴椈蓽p震支柱內(nèi)容積增大時(shí)會(huì)使車身升高。懸架系統(tǒng)上的四個(gè)車輛高度.傳感器負(fù)責(zé)識(shí)別車身高度信息，VDP處理車身高度信息后發(fā)出相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令。為了避免頻繁進(jìn)行調(diào)節(jié)，G12底盤兩個(gè)后懸架的高度傳感器分別進(jìn)行高度識(shí)別，前懸架的兩個(gè)車輛高度傳感器采用計(jì)算平均值的策略作為高度識(shí)別信號(hào)。

3故障的診斷與檢修

3.1五步診斷檢修法：

寶馬汽車售后服務(wù)的基本要求是嚴(yán)格按照診斷檢修五步法：（1）確認(rèn)客戶抱怨的故障并再現(xiàn)故障;（2）分析診斷故障;（3）確定并隔離故障;（4）維修故障;（5）復(fù)檢。在本文的案例中，左后懸架先后出現(xiàn)偶發(fā)故障和經(jīng)常性故障，而偶發(fā)性故障要實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)相對(duì)困難。一是因?yàn)樵佻F(xiàn)偶發(fā)故障需要足夠的耐心和適當(dāng)?shù)目陀^因素誘發(fā)，二是因?yàn)榻?jīng)常性故障需要將車輛停放較長時(shí)間，需要長時(shí)間占用檢修工位。通過對(duì)客戶的描述的詳細(xì)了解，并用足夠的耐心和時(shí)間對(duì)該車輛兩個(gè)故障進(jìn)行分析，要杜絕因再現(xiàn)故障出現(xiàn)困難或所需時(shí)間較長而人為降低售后服務(wù)質(zhì)量，對(duì)客戶滿意度造成較大的負(fù)面影響。

3.2G12底盤空氣懸架故障診斷分析與復(fù)檢確認(rèn)

本文案例分析的兩個(gè)故障點(diǎn)都在左后空氣懸架，根據(jù)客戶的描述以及初步檢查發(fā)現(xiàn)，行駛過程中出現(xiàn)的偶發(fā)故障有故障代碼，但是車輛停止后出現(xiàn)的經(jīng)常性故障并未監(jiān)測到故障代碼。因此，根據(jù)“故障碼優(yōu)先”的原則，先診斷并檢修有故障代碼的偶發(fā)故障。

3.2.1氣路和空氣懸架的初步檢查

選擇車間內(nèi)較安靜的工位使用診斷儀的專項(xiàng)功能對(duì)氣路進(jìn)行檢查，查找空氣懸架系統(tǒng)漏氣部位，如圖5所示。選取部件控制功能菜單中的“升高左后減振支柱”項(xiàng)目并激活，可聽到空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲，再仔細(xì)聆聽空氣軟管和空氣氣囊各部位是否存在漏氣聲。最后對(duì)減震彈簧及其附屬部件進(jìn)行詳細(xì)檢查是否出現(xiàn)損壞，如圖5所示。檢查后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)完好，說明電控懸架氣路和空氣懸架無故障。

3.2.2車身顛簸劇烈的偶發(fā)故障診斷與檢修

經(jīng)初步判斷后，將故障點(diǎn)所在的左后空氣懸架進(jìn)行隔離，利用診斷儀深人分析（如圖6所示），并如下步驟進(jìn)一步檢查：檢查車輛控制模塊軟件版本，發(fā)現(xiàn)是最新版本，無可升級(jí)軟件包，之前也無類似案例反饋，所以車輛軟件版本.引發(fā)此故障的可能性極小，可以首先排除;檢查右后高度傳感器安裝正常，及其拉桿無彎曲、無損壞，檢查右后高度傳感器供電電壓正常和數(shù)據(jù)流是否正常;檢查左后高度傳感器與VDP之間的線束，進(jìn)行線路測量，無短路、無斷路，并對(duì)右后高度傳感器與VDP之間的線束進(jìn)行飛線處理，經(jīng)試車發(fā)現(xiàn)故障依舊，說明排除左后高度傳感器與VDP之間的線束故障的可能性;檢查空氣分配閥，檢查空氣管路和空氣避震外觀安裝未發(fā)現(xiàn)異常，氣囊也沒有出現(xiàn)破損、龜裂，管路無彎折、無破損。用肥皂水進(jìn)行空氣避震及管路檢漏，并未發(fā)現(xiàn)有漏氣現(xiàn)象。最后只有對(duì)左后避震器管路接口進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)密封圈有一定程度變形，接口內(nèi)部密封圈有輕微破損。更換新零件后進(jìn)行車身高度匹配，多次反復(fù)試車、顛簸試車復(fù)檢均正常，可以判定偶發(fā)性故障已順利解決。

3.2.3車身向左后方傾斜的診斷與檢修

連接GT1診斷儀，雖然無法讀取故障代碼，但在激活后橋左右兩個(gè)空氣懸架系統(tǒng)的時(shí)候，筆者發(fā)現(xiàn)左后和右后空氣彈簧電磁閥的開啟和關(guān)閉工作情況有微小的差異，即空氣懸架每次工作時(shí)，左側(cè)開啟的時(shí)間總是比右側(cè)開啟的時(shí)間短。該現(xiàn)象引起筆者高度重視。因?yàn)殡姶砰y的開啟時(shí)間由EHC控制，開啟時(shí)間決定空氣彈簧減振器的進(jìn)氣量，進(jìn)而決定了車身左右兩側(cè)的高度。由此可以推斷，后橋左右兩個(gè)空氣懸架系統(tǒng)充氣差異這一故障極有可能來源于車身高度信號(hào)差異，與該車輛的經(jīng)常性故障有較大關(guān)聯(lián)。寶馬G12底盤的車身高度傳感器共有4個(gè)，前后兩個(gè)車橋各有2個(gè)，傳感器通過測量鉸接連桿的夾角來計(jì)算車身高度，向底盤垂直動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)VDP輸出0.5V～4.5V電壓模擬信號(hào)，最大測量范圍（連桿夾角）為70°，傳感器輸出電壓信號(hào)與夾角關(guān)系如圖7所示：

利用診斷儀對(duì)通過對(duì)車身高度傳感器輸出電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并對(duì)比后車橋左右兩個(gè)車身高度傳感器的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)傳感器輸出電壓的變化范圍有較大差異，右后空氣懸架高度傳感器信號(hào)變化范圍是0.5～4.38V，左后側(cè)車身高度傳感器信號(hào)僅在0.52～2.85V之間變化。對(duì)照寶馬新款7系轎車維修手冊(cè)，可以判定：左后側(cè)車身高度傳感器有故障，制約了用于車輛車身高度的鉸接連桿角度測量數(shù)值，最終導(dǎo)致左后側(cè)空氣懸架系統(tǒng)無法高至正常高度?；诖?，為左后側(cè)空氣懸架系統(tǒng)更換新的高度傳感器并初始化匹配空氣懸架，車輛高度恢復(fù)正常，車輛停放兩天后復(fù)檢，車身高度依舊保持良好的水平姿態(tài)。

4結(jié)束語

本文分析的兩個(gè)故障分別為偶發(fā)性故障和經(jīng)常性故障，只有偶發(fā)性故障能讀取到故障代碼。另外，寶馬轎車維修手冊(cè)有關(guān)空氣懸架系統(tǒng)的控制邏輯和零部件的電氣參數(shù)等內(nèi)容較少，增加了故障診斷和檢修的難度。然而，與汽車底盤相關(guān)的故障，尤其是空氣懸架系統(tǒng)的故障，不僅會(huì)嚴(yán)重影響客戶的駕乘體驗(yàn)，還直接威脅到客戶在使用車輛時(shí)的人身安全，如本文案例中的寶馬車主就提出不敢繼續(xù)使用底盤有故障的車輛，甚至要求用傳統(tǒng)的油壓減振器替換空氣彈簧減振器。在客戶反復(fù)送修仍未有效解決車輛問題還出現(xiàn)新的故障，進(jìn)一步招致客戶對(duì)寶馬汽車售后服務(wù)能力的質(zhì)疑，激化客戶與汽車4S店的矛盾。因此，本文認(rèn)為要高度重視此類故障，維護(hù)好寶馬汽車的品牌形象。

根據(jù)目前高端汽車市場的發(fā)展趨勢，空氣懸架系統(tǒng)將更廣泛應(yīng)用在各類豪華轎車，空氣懸架系統(tǒng)本身固有的使用壽命偏短、故障率偏高等問題會(huì)越來越常見。雖然空氣懸架系統(tǒng)集成了電氣、電子和機(jī)械等領(lǐng)域的最新科技，相比汽車其他零部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和系統(tǒng)集成度較高，但故障類型主要為電子零部件故障、電路方面故障和氣體泄漏故障，如果掌握空氣懸架系統(tǒng)的工作原理和控制邏輯，可實(shí)現(xiàn)此類故障的快速診斷和檢修作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊明.2015年寶馬740Li空氣懸架故障[J].技師手記，2018.5.

[2]BMW.寶馬7系售后服務(wù)培訓(xùn)手冊(cè)[M].長春：華晨寶馬公司，2015.3.

[3]張春召.寶馬X5電控懸架控制異常故障診斷與排除[J].乘用車，2016.12.

[4]劉文興.寶馬車后空氣懸架故障指示燈亮[D].故障排除實(shí)例，2017.11.

專家推薦

王坤：

本文作者講述了解決一款寶馬車底盤發(fā)生的售后故障問題的過程和方法。首先介紹了該寶馬車的底盤空氣懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及其工作原理，然后根據(jù)其的特點(diǎn)和底盤空氣懸架系統(tǒng)的工作原理，采用五步診斷檢修法，查清了故障產(chǎn)生的原因，解決了故障問題，對(duì)售后維修和故障解析具有一定的借鑒學(xué)習(xí)意義。