唐金友

（廣州市交通運輸職業(yè)學(xué)校， 廣東 廣州 510405）

懸架是汽車底盤的重要組成部分， 它將車輪與車架柔性地連接起來， 肩負(fù)著提高汽車行駛舒適性、 操縱穩(wěn)定性和安全性的重要使命。 伴隨著汽車底盤電控技術(shù)的迅猛發(fā)展， 在人們進(jìn)一步追求乘坐舒適性的大背景下， 電控空氣懸架系統(tǒng)得以慢慢嶄露頭角， 并不斷地完成更新?lián)Q代， 逐漸趨向成熟。 本文以寶馬X5車輛高度電子控制系統(tǒng) （EHC）失效為例， 詳細(xì)介紹寶馬EHC的組成、 工作原理及故障診斷與排除的過程和方法。

1 故障現(xiàn)象

一輛生產(chǎn)于2010 年5 月的寶馬X5 SUV， 底盤型號為E70， 搭 載N52 發(fā) 動 機， 車 架 號 是WBAFA51030LM35237，行駛了接近6萬公里， 裝備了車輛高度電子控制系統(tǒng) （EHC）。 車主反映， 車輛在行駛過程中， 儀表盤的車身高度故障燈保持常亮狀態(tài)， 后橋車身高度一直位于最低狀態(tài)，車輛在各種路面行駛均不停顛簸， 乘坐舒適性大打折扣。筆者接車后， 詢問車主后得知， 該車在5.5萬公里時剛做完保養(yǎng)， 更換了機油、 機油濾清器， 清洗了油路， 換了汽油濾清器， 后來由于車主出差工作一段時間， 車輛長期擺放在車庫， 最近用車時才出現(xiàn)此故障。

2 車輛高度電子控制系統(tǒng)（EHC）的組成及工作原理

寶馬X5后橋采用了車輛高度電子控制系統(tǒng) （EHC）， 這意味著寶馬X5后懸架與傳統(tǒng)懸架有著不一樣的地方， 寶馬后懸架采用空氣彈簧取代了傳統(tǒng)懸架的螺旋彈簧。 EHC可以保障車輛自身的高度或者是其距離地面最小的間距不受動荷載的影響， 因此可以保證車輛車身高度在設(shè)置范圍內(nèi)基本保持恒定。 寶馬X5在EHC調(diào)節(jié)下， 既能在較高行駛速度時和在顛簸路面行駛時均能表現(xiàn)出極強的操控性， 也能在低速行駛時和在良好路面行駛中均擁有良好的乘坐舒適性。

寶馬X5 EHC由EHC控制單元、 左右空氣彈簧、 空氣供給裝置、 左右車輛高度傳感器、 氣動系統(tǒng)管路和空氣濾清器組成， 各零件具體安裝位置見圖1。

圖1 寶馬X5 EHC各組成部件安裝位置

2.1 EHC控制單元

EHC控制單元被安裝在車輛后部行李廂的右側(cè)， 具體安裝位置見圖2。 EHC控制單元是車輛高度電子控制系統(tǒng)的控制中樞， 它負(fù)責(zé)采集各種控制所需的電信號，例如： 車身高度信號、 車速信號、 發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號及橫向加速度等信號， 并對全部信號進(jìn)行分析計算， 最終向空氣供給裝置發(fā)出控制指令， 同時具備系統(tǒng)自診斷功能。

圖2 EHC控制單元安裝位置

2.2 空氣供給裝置

空氣供給裝置通過一個安裝支架固定在車輛底盤右側(cè)地板上， 它主要由空氣干燥器、 電機、 閥體和壓縮機組成，其具體結(jié)構(gòu)見圖3。 空氣供給裝置接受EHC控制單元發(fā)送的控制指令， 完成對后橋空氣彈簧的充放氣任務(wù)， 從而補償車輛載荷變化引起的車身高度差。

圖3 空氣供給裝置

2.3 空氣彈簧

寶馬X5后橋左右兩側(cè)均裝配了空氣彈簧。 空氣彈簧由橡膠氣囊和內(nèi)管組成，它其實就是一個可以自由進(jìn)行充放氣的筒狀氣囊， 空氣彈簧上端與車身連接，下端與車橋托架連接。 具體安裝位置和結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 空氣彈簧結(jié)構(gòu)及安裝位置

2.4 車身高度傳感器

寶馬X5后橋裝配兩個車身高度傳感器。 傳感器殼體通過螺栓固定在后橋架梁上， 鉸接桿與控制臂相連， 具體如圖5 所示。車身高度傳感器采用霍爾原理制成， 由霍爾元件、永磁體、 信號齒、 電子分析裝置組成。 車身高度的變化由該傳感器負(fù)責(zé)測量， 并以電信號形式直接傳送給EHC控制單元。

圖5 車身高度傳感器

2.5 EHC控制原理

寶馬X5車輛高度電子控制系統(tǒng)控制原理如圖6 所示。 外界空氣首先由管路進(jìn)入， 然后通過空氣濾清器的作用， 把空氣中的粉塵顆粒過濾掉， 得到新鮮干凈的空氣， 接著進(jìn)入由電機驅(qū)動的壓縮機， 經(jīng)壓縮后的空氣壓力達(dá)到一定程度時推開單向閥， 最后壓縮空氣進(jìn)入空氣干燥器， 在這里壓縮空氣中的水分得到濾除， 再進(jìn)入節(jié)流閥。 如果此時調(diào)壓閥 （氣動控制） 和排氣電磁閥 （電動控制） 保持關(guān)閉狀態(tài)， 壓縮空氣再次經(jīng)過節(jié)流閥分兩條支路來到了右側(cè)電磁閥和左側(cè)電磁閥。 若右側(cè)和左側(cè)電磁閥處于開啟狀態(tài)， 壓縮空氣就進(jìn)入空氣彈簧， 為空氣彈簧充氣。 當(dāng)車身高度傳感器檢測到車身已經(jīng)達(dá)到所需高度時，EHC控制單元對右側(cè)和左側(cè)電磁閥發(fā)出關(guān)閉指令， 同時對排氣電磁閥發(fā)出打開指令， 引入一部分空氣到調(diào)壓閥， 使調(diào)壓閥打開， 大量多余的空氣被排出， 系統(tǒng)壓力保持正常。 若此時需放氣， EHC控制單元向右側(cè)和左側(cè)電磁閥發(fā)出打開指令， 那么空氣彈簧的空氣就沿充氣的逆方向從調(diào)壓閥排出。

圖6 EHC控制原理

3 故障原因分析

為了掌握更多的相關(guān)信息和有效排除故障， 筆者使用寶馬專用故障診斷儀ISID對該車進(jìn)行故障診斷。 首先選擇車型X系列和底盤型號E70， 然后通過點擊診斷儀右下角“快速測試” 對全車電控系統(tǒng)進(jìn)行故障記憶的讀取， 發(fā)現(xiàn)EHC 控 制 單 元 存 在 以 下 故 障 代 碼： 5F94、 5F95、 5F98、5F99。 為了獲取故障代碼的詳細(xì)信息， 筆者將診斷儀退回至故障信息清單界面， 選擇EHC控制模塊， 此時看到故障代碼的解釋為： 5F94——EHC左側(cè)電磁閥損壞； 5F95——EHC右側(cè)電磁閥損壞； 5F98——EHC左側(cè)空氣彈簧升高調(diào)節(jié)時間故障； 5F99——EHC右側(cè)空氣彈簧升高調(diào)節(jié)時間故障。 本人結(jié)合EHC故障記憶和多年教學(xué)經(jīng)驗判斷分析， 認(rèn)為產(chǎn)生該故障現(xiàn)象的原因主要有以下幾方面。

1） 左側(cè)或右側(cè)電磁閥故障： 左側(cè)或右側(cè)電磁閥出現(xiàn)間歇性卡滯、 輕微堵塞、 損壞等原因都有可能引起EHC控制功能失效。

2） 空氣彈簧及相關(guān)管路漏氣： 當(dāng)EHC系統(tǒng)有漏氣現(xiàn)象發(fā)生時， 即使供氣裝置長時間工作， 都無法使車身高度達(dá)到所需高度， 因此就會出現(xiàn)升高調(diào)節(jié)時間故障。

3） 空氣供給裝置工作異常： 帶動空氣壓縮機工作的電機出現(xiàn)品質(zhì)問題導(dǎo)致電機不工作或控制電機工作的繼電器和熔斷絲損壞， 均可造成EHC無法正常工作。

4） 車身高度傳感器故障： 車身高度傳感器線路出現(xiàn)斷路或短路和本身損壞均會導(dǎo)致向EHC控制單元發(fā)送錯誤的車身高度信息， 從而引發(fā)EHC控制空氣供給裝置長時間工作。

4 故障診斷與排除

筆者首先使用寶馬專用診斷儀ISID進(jìn)入EHC控制模塊的動作測試功能， 對空氣供給裝置進(jìn)行激活。 當(dāng)控制指令發(fā)出后， 筆者使用卷尺對后橋車身高度進(jìn)行測量， 發(fā)現(xiàn)其車身高度較之前無任何變化。 根據(jù)此現(xiàn)象， 筆者懷疑供氣裝置不工作。 結(jié)合維修手冊， 筆者拆卸兩后輪， 找到并拔下空氣彈簧的供氣管， 再次激活空氣供給裝置， 供氣管無空氣吹出。 本著由易到難的診斷思路， 筆者結(jié)合空氣供給裝置供電電路圖 （圖7）， 檢查熔斷絲， 發(fā)現(xiàn)熔斷絲熔斷，更換新的熔斷絲， 后橋車身高度升高了20mm， 但車身高度故障燈依舊保持常亮狀態(tài)。

筆者結(jié)合故障碼5F94 （EHC左側(cè)電磁閥損壞） 和5F95（EHC右側(cè)電磁閥損壞）， 準(zhǔn)備對兩電磁閥進(jìn)行元件及相關(guān)線路的檢查。 由于兩電磁閥是安裝在底盤右側(cè)， 于是需要將車輛舉升， 在舉升的過程中， 筆者發(fā)現(xiàn)右下底護板破裂，在護板破裂的位置剛好有空氣管鋪設(shè)在此處。 筆者把護板拆卸后， 仔細(xì)檢查， 發(fā)現(xiàn)空氣管表面有破損。 為了進(jìn)一步確認(rèn)空氣管是否漏氣， 筆者使用ISID診斷儀的動作測試功能激活空氣供給裝置， 此時在空氣管附近明顯聽到有漏氣聲。 筆者再次致電詢問車主才明白， 原來故障出現(xiàn)前剛剛在外面維修廠進(jìn)行過二保， 更換了 “三格”， 其中汽油格剛好在兩電磁閥附近。 分析原因可能是在拆卸下護板時， 舉升車輛頂錯了位置， 造成右前底護板破裂， 引起空氣管路受損， 導(dǎo)致車輛行駛中EHC系統(tǒng)報警， 后橋車身高度下降。更換破損管路， 清除故障碼， 起動車輛， 故障報警燈消失，后橋車身高度恢復(fù)正常值。

圖7 空氣供給裝置供電電路圖

5 結(jié)束語

經(jīng)過以上分析和操作， 這輛寶馬X5 EHC失效的故障已經(jīng)徹底修復(fù)。 從中得出結(jié)論， 造成該故障現(xiàn)象的核心原因是控制管路發(fā)生漏氣， 導(dǎo)致后橋無法達(dá)到正常的高度， EHC控制單元持續(xù)向空氣供給裝置發(fā)送控制指令， 從而引發(fā)空氣供給裝置供氣時間過長， 電流過大使得熔斷絲損壞。由此總結(jié)出一個經(jīng)驗， 就是在對車輛進(jìn)行故障排除時， 不能單純地依靠經(jīng)驗盲目動手， 而應(yīng)該從車輛的基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的組成、 工作原理著手， 通過縝密地分析和測試找出問題的根源。