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宝马轿车G12底盘空气悬架系统故障检修

2019-12-31占亚剑欧阳东光

汽车科技 2019年6期

占亚剑 欧阳东光

摘要:本文针对一台2016年生产的宝马740Li轿车底盘出现的两个故障,按照宝马售后服务五步法对车辆故障进行了诊断和检修。依照“故障代码优先原则”对行驶过程中颠簸剧烈的偶发性故障进行排查诊断,发现左后空气弹簧减振器的管路接口的内部密封圈发生变形破损,导致气体泄漏。在对车身向左后方倾斜的故障诊断中,发现后桥左右两侧空气弹簧减振器进气时间不同,进而查出左后空气悬架车身高度传感器故障是导致车身倾斜的诱因。

关键词:底盘故障;空气悬架系统;五步诊断法

中圖分类号:U472.9

文献标识码:A

文章编号: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

占亚剑

硕士研究生学历,现就职于广东机电职业技术学院,电子与通信学院,任讲师,主要研究方向:高职教育研究,创新创业教育。

引言

汽车科技的快速发展极大地提升了汽车性能与驾乘感受,更好地满足不断提高的用户体验需求。自汽车空气悬架问世以来,被广泛应用于豪华汽车底盘,逐渐成为汽车舒适性、安全性和通过性等高级别性能的代名词。从2015年开始,宝马新款7系轿车采用新的G12底盘取代了,上一代宝马7系F02底盘,采用了空气悬架、动态稳定控制系统(DSC)、电子减振控制系统(EDC)和自适应驾驶管理系统(Executive Drive Pro)等多项汽车底盘科技,是宝马汽车公司最高端车型的代表。其中,G12底盘对空气避震悬架系统进行了优化,在提升驾驶性能的同时,进一步改善了宝马7系轿车的驾乘舒适性。本文以笔者在广东粤宝汽车销售服务有限公司工作期间维修的一台2016年生产的宝马740Li轿车空气悬架系统故障为例,对该车型号为G12底盘空气悬架系统的故障诊断过程进行分析,研究空气悬架系统故障的快速诊断和检修技术,探索提升宝马新款7系轿车售后服务水平的科学路径。

1宝马740Li轿车的故障现象

一台2016年生产的新款宝马740Li行驶里程为14.9万公里(如图1所示),左后悬架空气避震在颠簸的路面行驶偶尔会下沉,CID提示可以继续行驶但底盘功能受到限制,正常时车辆静止停放一天,后悬架未出现下沉现象,左右高度正常,该故障在多次检修始终未能解决,严重影响车辆驾.乘体验。半年后,该车新增另一个车身向一侧倾斜的故障,当车辆停放一天后,倾斜会更加明显,车辆左后车身高度比右后会降低更多。车辆启动后,左右两侧悬架均可正常工作,但后左后侧车身高度仍比右后侧低10mm左右。

2宝马轿车G12底盘空气悬架系统的结构及工作原理

2.1宝马轿车G12底盘的总体结构

本文分析的新款宝马7系轿车于2015年10月上市,该车型对上一代7系轿车采用的F01和F02底盘进行了升级优化,新底盘系统的型号代码为G11和G12。G11为标准型7系轿车底盘代码,长轴距型号的底盘代码为G12。本文的研究对象是新款740Li轿车,属于长轴距宝马7系,该车G12底盘基本结构如图2所示:

G12底盘零部件的标注分别为:1、前桥空气弹簧减振支柱;2、12V蓄电池;3、制动助力器;4、电动转向柱调节器;5、方向盘;6、后桥空气弹簧减振支柱;7、五连杆后桥;8,9、选配部件(HSR、EARSH);10,12、储压罐;11、双车桥高度调节系统空气供给装置;13、后桥集成式车制动器的盘式制动器;14、动态稳定控制系统DSC;15、前桥盘式制动器;16、双横臂前桥;17、选配部件(EARSV);18、EPS。

2.2G12底盘悬架系统的基本结构与性能特征

汽车底盘悬架系统就是指由车身与轮胎间的联结支撑系统,其最重要的功能是支撑车身,主要由车桥和减振系统组成,分为独立悬架和非独立悬架两类。为改善驾乘体验,B级及以上级别的轿车普遍采用独立悬架。宝马新款7系轿车G12底盘悬架系统的前悬架和后悬架分别采用了双横臂独立悬架和多连杆独立悬架,均采用配备了电子减振器控制系统(EDC)的空气弹簧作为悬架减振器。因此,宝马G12底盘悬架系统也被称之为空气悬架,如图3所示。

双横臂独立悬架可承受较大横向加速度,响应速度快,转弯行驶时,在不影响行驶舒适性的前提下兼具出色的侧倾支撑性能,还具备车桥弹簧相同的支撑特性和直线行驶稳定特性。作为G12底盘系统后悬架的五连杆悬架,行驶过程循迹能力强,特别是在负荷变化期间或从转弯行驶向直线行驶过渡期间等各种行驶情况下都可以同时保持车辆动力性能和驾乘舒适性。

宝马G12底盘系统为了减少驾乘舒适性受承载负荷的影响,对前桥和后桥的减振系统配置了经过优化的空气弹簧减振器(如图4所示),车身高度可实现升高20mm或降低10mm的变化幅度。在静止状态下或车速不高于40公里/小时的行驶期间,空气悬架可自动对车身高度进行调节(升高20mm),补偿因车辆载荷或为得到更好的通过性而需要的车身高度。当车辆速度超过140公里/小时后,空气悬架将自动降低车身高度至预设的运动高度(降低10mm)。

相比传统的油压减振器,空气悬架具有显著的优势,如行驶安全性、驾乘舒适性和燃油经济性。但如果车辆经常行驶在路面铺装情况偏差的道路环境下,或者车辆行驶里程超过10万公里,空气悬架后期维保费用高和使用寿命短等缺陷将表现得尤为突出。宝马新款7系轿车维修文件表明,由于空气悬架采用了很多带有相应压缩空气接口的柔性管路,无法确保空气悬架100%密封,允许出现较少规定量的压缩空气损失。如果在正常高度状态下停放车辆,二十四小时后高度损失最多可达5mm,且由于公差原因并非所有组件都会出现相同泄漏程度,长时间驻车后车身姿态有可能会出现较明显的倾斜现象。

2.3G12底盘悬架系统的工作原理

垂直动态管理平台VDP是G12底盘系统的中央.控制模块。垂直动态管理平台VDP控制单元通过四个车辆高度传感器读取当前车辆高度。在调节过程中,垂直动态管理平台VDP对空气弹簀减振器相应的电磁阀进行控制。在静止状态下和低车速下(0~20km/h)根据两个蓄压器的储存容积进行调节。在行驶期间(20km/h~40km/h)进行调节时,所需压缩空气由压缩机产生并直接输送至相应空气弹簧减震器。空气弹簧减震支柱内容积增大时会使车身升高。悬架系统上的四个车辆高度.传感器负责识别车身高度信息,VDP处理车身高度信息后发出相应的调节指令。为了避免频繁进行调节,G12底盘两个后悬架的高度传感器分别进行高度识别,前悬架的两个车辆高度传感器采用计算平均值的策略作为高度识别信号。

3故障的诊断与检修

3.1五步诊断检修法:

宝马汽车售后服务的基本要求是严格按照诊断检修五步法:(1)确认客户抱怨的故障并再现故障;(2)分析诊断故障;(3)确定并隔离故障;(4)维修故障;(5)复检。在本文的案例中,左后悬架先后出现偶发故障和经常性故障,而偶发性故障要实现再现相对困难。一是因为再现偶发故障需要足够的耐心和适当的客观因素诱发,二是因为经常性故障需要将车辆停放较长时间,需要长时间占用检修工位。通过对客户的描述的详细了解,并用足够的耐心和时间对该车辆两个故障进行分析,要杜绝因再现故障出现困难或所需时间较长而人为降低售后服务质量,对客户满意度造成较大的负面影响。

3.2G12底盘空气悬架故障诊断分析与复检确认

本文案例分析的两个故障点都在左后空气悬架,根据客户的描述以及初步检查发现,行驶过程中出现的偶发故障有故障代码,但是车辆停止后出现的经常性故障并未监测到故障代码。因此,根据“故障码优先”的原则,先诊断并检修有故障代码的偶发故障。

3.2.1气路和空气悬架的初步检查

选择车间内较安静的工位使用诊断仪的专项功能对气路进行检查,查找空气悬架系统漏气部位,如图5所示。选取部件控制功能菜单中的“升高左后减振支柱”项目并激活,可听到空气压缩机运转声,再仔细聆听空气软管和空气气囊各部位是否存在漏气声。最后对减震弹簧及其附属部件进行详细检查是否出现损坏,如图5所示。检查后发现,系统完好,说明电控悬架气路和空气悬架无故障。

3.2.2车身颠簸剧烈的偶发故障诊断与检修

经初步判断后,将故障点所在的左后空气悬架进行隔离,利用诊断仪深人分析(如图6所示),并如下步骤进一步检查:检查车辆控制模块软件版本,发现是最新版本,無可升级软件包,之前也无类似案例反馈,所以车辆软件版本.引发此故障的可能性极小,可以首先排除;检查右后高度传感器安装正常,及其拉杆无弯曲、无损坏,检查右后高度传感器供电电压正常和数据流是否正常;检查左后高度传感器与VDP之间的线束,进行线路测量,无短路、无断路,并对右后高度传感器与VDP之间的线束进行飞线处理,经试车发现故障依旧,说明排除左后高度传感器与VDP之间的线束故障的可能性;检查空气分配阀,检查空气管路和空气避震外观安装未发现异常,气囊也没有出现破损、龟裂,管路无弯折、无破损。用肥皂水进行空气避震及管路检漏,并未发现有漏气现象。最后只有对左后避震器管路接口进行拆检,发现密封圈有一定程度变形,接口内部密封圈有轻微破损。更换新零件后进行车身高度匹配,多次反复试车、颠簸试车复检均正常,可以判定偶发性故障已顺利解决。

3.2.3车身向左后方倾斜的诊断与检修

连接GT1诊断仪,虽然无法读取故障代码,但在激活后桥左右两个空气悬架系统的时候,笔者发现左后和右后空气弹簧电磁阀的开启和关闭工作情况有微小的差异,即空气悬架每次工作时,左侧开启的时间总是比右侧开启的时间短。该现象引起笔者高度重视。因为电磁阀的开启时间由EHC控制,开启时间决定空气弹簧减振器的进气量,进而决定了车身左右两侧的高度。由此可以推断,后桥左右两个空气悬架系统充气差异这一故障极有可能来源于车身高度信号差异,与该车辆的经常性故障有较大关联。宝马G12底盘的车身高度传感器共有4个,前后两个车桥各有2个,传感器通过测量铰接连杆的夹角来计算车身高度,向底盘垂直动态管理平台VDP输出0.5V~4.5V电压模拟信号,最大测量范围(连杆夹角)为70°,传感器输出电压信号与夹角关系如图7所示:

利用诊断仪对通过对车身高度传感器输出电压进行数据分析,并对比后车桥左右两个车身高度传感器的数据发现,两个传感器输出电压的变化范围有较大差异,右后空气悬架高度传感器信号变化范围是0.5~4.38V,左后侧车身高度传感器信号仅在0.52~2.85V之间变化。对照宝马新款7系轿车维修手册,可以判定:左后侧车身高度传感器有故障,制约了用于车辆车身高度的铰接连杆角度测量数值,最终导致左后侧空气悬架系统无法高至正常高度。基于此,为左后侧空气悬架系统更换新的高度传感器并初始化匹配空气悬架,车辆高度恢复正常,车辆停放两天后复检,车身高度依旧保持良好的水平姿态。

4结束语

本文分析的两个故障分别为偶发性故障和经常性故障,只有偶发性故障能读取到故障代码。另外,宝马轿车维修手册有关空气悬架系统的控制逻辑和零部件的电气参数等内容较少,增加了故障诊断和检修的难度。然而,与汽车底盘相关的故障,尤其是空气悬架系统的故障,不仅会严重影响客户的驾乘体验,还直接威胁到客户在使用车辆时的人身安全,如本文案例中的宝马车主就提出不敢继续使用底盘有故障的车辆,甚至要求用传统的油压减振器替换空气弹簧减振器。在客户反复送修仍未有效解决车辆问题还出现新的故障,进一步招致客户对宝马汽车售后服务能力的质疑,激化客户与汽车4S店的矛盾。因此,本文认为要高度重视此类故障,维护好宝马汽车的品牌形象。

根据目前高端汽车市场的发展趋势,空气悬架系统将更广泛应用在各类豪华轿车,空气悬架系统本身固有的使用寿命偏短、故障率偏高等问题会越来越常见。虽然空气悬架系统集成了电气、电子和机械等领域的最新科技,相比汽车其他零部件的结构复杂程度和系统集成度较高,但故障类型主要为电子零部件故障、电路方面故障和气体泄漏故障,如果掌握空气悬架系统的工作原理和控制逻辑,可实现此类故障的快速诊断和检修作业。

参考文献:

[1]杨明.2015年宝马740Li空气悬架故障[J].技师手记,2018.5.

[2]BMW.寶马7系售后服务培训手册[M].长春:华晨宝马公司,2015.3.

[3]张春召.宝马X5电控悬架控制异常故障诊断与排除[J].乘用车,2016.12.

[4]刘文兴.宝马车后空气悬架故障指示灯亮[D].故障排除实例,2017.11.

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王坤:

本文作者讲述了解决一款宝马车底盘发生的售后故障问题的过程和方法。首先介绍了该宝马车的底盘空气悬架系统的结构、性能特点及其工作原理,然后根据其的特点和底盘空气悬架系统的工作原理,采用五步诊断检修法,查清了故障产生的原因,解决了故障问题,对售后维修和故障解析具有一定的借鉴学习意义。