保時捷Panamera G2空氣懸架系統(tǒng)原理與故障維修

陳 琨，劉春梅

（湖南汽車工程職業(yè)學院，湖南 株洲 412001）

1 Panamera G2空氣懸架的特點

2017款Panamera車間代碼G2，與前一代相比在技術(shù)、外觀、性能等方面有了很大的改變。空氣懸架系統(tǒng)是選裝配置，只在GTS和Turbo版中是標準配置。Panamera G2的空氣懸架集成了減震器的主動控制系統(tǒng)、車輛水平高度控制系統(tǒng)、彈簧系數(shù)控制系統(tǒng)以及基于車輛自身移動傳感器的探測系統(tǒng)，稱為電子底盤平臺 （ECP：Electronic Chassis Platform）。除具有調(diào)節(jié)和維持車輛水平高度的功能外，還可以防止車輛俯仰和側(cè)傾，避免高速時高度過高，防止車輛托底等作用。此外，ECP還有測量、計算和提供與車輛整體狀況相關(guān)的信號，以及計算前橋和后橋之間的滾動力矩分配的任務。

1.1 空氣懸架的調(diào)節(jié)

空氣懸架系統(tǒng)主要控制空氣彈簧的剛度和減震器的硬度。前懸架的空氣彈簧與減震器集成在一個總成里。前空氣彈簧有3個腔室和2個容積切斷轉(zhuǎn)換閥，減震器是帶有活塞閥的雙管式減震器，可連續(xù)調(diào)節(jié)反彈和壓縮力度。后懸架的空氣彈簧與減震器是分開的，原理與前懸架的相同。

當車輛行駛速度低于限制速度時，腔室1、腔室2和腔室3都有空氣壓力，彈簧硬度為軟狀態(tài)；當車輛行駛速度高于限制速度時，腔室1和腔室2有空氣壓力，彈簧硬度為動態(tài)1的狀態(tài)。當車輛處于縱向加速度1時，腔室1和腔室3有空氣壓力，彈簧硬度為動態(tài)2；當車輛處于縱向加速度2時，只有腔室1有空氣壓力，彈簧硬度為硬狀態(tài)。當車輛處于橫向加速度1時，腔室1和腔室3有空氣壓力，彈簧硬度為動態(tài)2；當車輛處于橫向加速度2時，只有腔室1有空氣壓力，彈簧硬度為硬狀態(tài)。

1.2 水平高度的控制

1）水平高度控制位置 標準懸架模式下，車身處于標準高度時，只能向上到舉升高度，不能降低車身；運動懸架模式下，車身處于標準高度時，可以升高車身和降低車身高度；運動升級懸架模式下，車身處于低位高度，可以往上到標準高度和舉升高度。

2）水平高度控制策略 水平高度可以手動和自動調(diào)節(jié)。車速低于30 km／h時，可以手動升高和降低車身高度；車速高于30 km／h時，可以自動降低車身高度，同時也可以在標準高度與低位高度之間進行手動調(diào)節(jié)。

3）水平高度控制條件 當車輛處于靜止狀態(tài)且發(fā)動機未運轉(zhuǎn)時，且蓄壓器壓力足夠的情況下，車身高度能迅速進行調(diào)節(jié)；當車輛處于駕駛狀態(tài)時，車身高度可以進行調(diào)節(jié)。另外，只有當車輛上的全部4個車門都關(guān)閉時，才有可能向下調(diào)節(jié)，行李廂蓋打開對高度調(diào)節(jié)沒有任何影響。

2 新款Panamera G2空氣懸架組成及控制功能

2.1 空氣懸架系統(tǒng)組成

空氣懸架系統(tǒng)包括空氣彈簧壓力調(diào)節(jié)和減震器硬度調(diào)節(jié)。4個車輪加速度傳感器、4個車身加速度傳感器和4個水平高度傳感器輸入加速度和水平高度數(shù)據(jù)?？諝鈴椈烧{(diào)節(jié)系統(tǒng)由壓縮機、電磁閥組、壓縮機控制單元、蓄壓器、切斷轉(zhuǎn)換閥和管路組成。減震器硬度調(diào)節(jié)由ECP控制減震器內(nèi)部活塞閥來實現(xiàn)?？諝鈶壹芟到y(tǒng)如圖1所示。

圖1 空氣懸架系統(tǒng)的組成

2.2 底盤控制系統(tǒng)的顯示與操作

Panamera G2的底盤狀態(tài)可以在儀表、PCM（Porsche Communication Management system：保時捷通信管理系統(tǒng)）和中控臺上顯示。操作方面采用了新的操作理念：一是通過PCM觸摸屏在駕駛模式菜單項和底盤菜單項中設(shè)置，可以選擇舒適 （標準）、運動、運動升級等模式；第2種情況分有沒有Sport Chrono組件。若配備了Sport Chrono組件，則通過運動型方向盤上的模式開關(guān)來設(shè)置；若沒有配備Sport Chrono組件，則通過中控臺上的運動按鈕和個性化按鈕來設(shè)置。

2.3 減震器控制功能

減震器控制由PASM （Porsche Active Suspension Management system：保時捷主動懸掛管理系統(tǒng)）系統(tǒng)負責。PASM系統(tǒng)是一種電子減震器系統(tǒng)，它通過調(diào)節(jié)各個車輪的最佳減震力來提高駕駛安全性、駕駛動態(tài)性和舒適性。ECP控制單元負責執(zhí)行調(diào)節(jié)操作，能夠在幾毫秒內(nèi)計算和調(diào)節(jié)所需的減震力。系統(tǒng)根據(jù)車輛傳感器提供的信息計算減震器硬度。系統(tǒng)針對車輛的每個車輪持續(xù)進行這項計算。

2.4 車身高度控制功能

車身高度控制原理如圖2所示。它由空氣彈簧系統(tǒng)負責，該系統(tǒng)是一個開放式的系統(tǒng)。在舉升懸架時，空氣由壓縮機和蓄壓器供給；在降低懸架時，空氣從彈簧排放到大氣中?？諝鈴椈赏ㄟ^單獨的空氣管路與電磁閥組相連接，電磁閥組由ECP進行控制，并且調(diào)節(jié)每個空氣彈簧的空氣量，以便保持駕駛員設(shè)置的水平高度。電磁閥組管路與壓縮機和蓄壓器相連接。根據(jù)部件中的壓力狀況，從蓄壓器、壓縮機或者蓄壓器和壓縮機 （增壓模式下）執(zhí)行舉升請求。在降低車身高度時，空氣通過壓縮機從彈簧排放到大氣中。壓縮機由一個兩級壓縮機單元和一個干燥器構(gòu)成，增壓和空氣通風過程中空氣始終流過干燥器，空氣通過壓縮機中的通風電磁閥排放到環(huán)境中?？赏ㄟ^電源釋放電路執(zhí)行強制通風，從而避免空氣供應系統(tǒng)中的背壓。

壓縮機中有一個壓力控制閥，確保用于通風的系統(tǒng)中的最低剩余壓力。因此空氣彈簧可維持至少3 bar的最低剩余壓力，并避免空氣彈簧的扭曲或壓縮。壓縮機中還有一個增壓閥，在蓄壓器增壓較低時，用大約15 bar的空氣壓力啟用該閥，以便快速舉升車身。壓縮機的啟動電流由壓縮機控制單元調(diào)節(jié)，避免啟動中欠壓或過壓峰值，以保證車輛電氣系統(tǒng)的主動保護。壓縮機控制單元還包含溫度傳感器，用于防止壓縮機過熱。

電磁閥組安裝在一個塑料殼體中。它由5個電磁閥構(gòu)成，4個用于彈簧滑柱的電磁閥，1個用于蓄壓器的電磁閥。用于實現(xiàn)增壓 （BOOST）功能以及向外界環(huán)境排氣的電磁閥整合在壓縮機內(nèi)。電磁閥組通過電磁閥切換和調(diào)節(jié)各個壓力回路中的壓力。電磁閥組中集成了用于測量當前系統(tǒng)壓力的壓力傳感器，用于測量彈簧和蓄壓器中的靜態(tài)壓力，ECP控制單元在此測量的基礎(chǔ)上決定要使用的壓力源 （壓縮機、蓄壓器）。壓力傳感器也用于檢測該系統(tǒng)中的泄漏和故障。

3 故障案例

3.1 故障現(xiàn)象

一輛2017款Panamera G2儀表盤顯示底盤系統(tǒng)故障，通過PCM選擇車輛控制設(shè)置中底盤內(nèi)的車用千斤頂模式時，不能確定選擇。詢問車主表示在拆卸后輪時，曾經(jīng)插拔過水平高度傳感器的插頭。

3.2 故障診斷

連接PIWIS TESTER 3到車輛OBD診斷插座上，讀取PASM故障記憶。顯示故障代碼為：C103715，水平高度傳感故障，斷路／對B+短路；C103914，水平高度控制閥故障，斷路／短路搭鐵；高度傳感器校準。

因為是插拔了水平高度傳感器造成的故障，所以懷疑插頭連接有問題，于是重新連接水平高度傳感器的插頭，并確認連接可靠。然后，清除故障記憶，發(fā)現(xiàn)故障記憶不能清除?？赡苁菦]有對水平高度傳感器進行校準，于是又校準車身水平高度傳感器，在輸入高度實際值時，顯示“系統(tǒng)不接受實際測量值”。

3.3 故障原因分析

1）水平高度傳感器插頭拔下后，長時間沒有插回，ECP沒有接收到數(shù)據(jù)判斷為傳感器故障，插頭連接好后，也不能識別，所以傳感器的故障碼不能清除。

2）在高度傳感器校準過程中，檢測儀可能不會接受輸入的高度值，意味著至少有一個值出現(xiàn)了異常，即該值超出了控制單元中存儲的車輛高度容差范圍。出現(xiàn)這種情況的可能原因如下：之前執(zhí)行過不正確的校準 （如輸入了不正確的測量值）；車身水平高度傳感器出現(xiàn)故障 （如因車身水平高度傳感器連桿或固定器彎曲而導致的故障）。在確定車身高度時，車身高度測量值由從翼子板下邊緣到傳感器的上邊緣的高度加上測量值傳感器的半徑。如果輸入值遭拒，則要輸入根據(jù)受影響車輛位置處的實際值和所需值的平均值。

3.4 故障排除

連接好水平高度傳感器，讓車輛以15 km／h的速度行駛一段距離，以動態(tài)識別水平高度傳感器。然后連接診斷儀，在基本設(shè)置中可以識別到傳感器重新安裝，故障記憶也可以清除了。

最后進行高度傳感器的校準。在保養(yǎng)／修理選項中選擇底盤控制空氣彈簧，選擇操作開始中的高度傳感器校準，并按要求設(shè)定車輛，實際測量值為460 mm，所需值為414 mm，輸入平均值437 mm，系統(tǒng)接受了，校準成功。

察看儀表中顯示的底盤系統(tǒng)故障沒有了，PCM中的車用千斤頂模式也可以選擇了，再操作車身高度可以舉升和降低了，故障排除。

4 總結(jié)

1）在 Panamera G2上使用了全新和進一步開發(fā)的底盤控制系統(tǒng)。ECP充當若干底盤系統(tǒng)的集成平臺。此外，它包括用于減震器的主動控制系統(tǒng)、車輛水平高度控制系統(tǒng)（行車高度）、彈簧系數(shù)控制系統(tǒng)以及車輛自身移動的基于傳感器的探測系統(tǒng)。

2）空氣懸架負責根據(jù)需要調(diào)節(jié)和維持車輛水平高度。它會降低車輛的舉升、俯仰和側(cè)傾移動?？諝鈶壹芸梢员苊飧咚俜秶鷥?nèi)的加高高度，并且還可以防止車輛托底。

3）可在前 PCM觸摸屏上通過“駕駛”菜單項選擇用于底盤控制系統(tǒng)的設(shè)置和功能。底盤彈簧系數(shù)、PASM、后橋轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的當前選擇的設(shè)置顯示在此處。配備Sport Chrono組件的車輛可以通過方向盤上的旋轉(zhuǎn)選擋開關(guān)選擇駕駛模式。

4）當出現(xiàn)更換控制單元、更換水平傳感器、車輛的高度值偏離了所需的高度值、對車輛執(zhí)行提升操作后，車輛向一側(cè)傾斜等情況時，如果舉升模式已啟用，要在公路上試駕車輛，因為舉升模式會關(guān)閉，且車輛會進行自我校正。如果上述方法無效，請檢查系統(tǒng)是否存在故障，然后校準系統(tǒng)。確定一個校正值并將該值永久性地存儲在控制單元中，以此校準車身水平高度傳感器。