电气系统：奔驰/宝马/大众/奥迪车系技术剖析与疑难案例集锦

1.供气单元

供气单元（ASU）是一个小巧紧凑的装置。它安装在车身下备用车轮舱内的一个抗振支承上，紧邻着活性炭滤清器。带有通气孔的塑料盖可防止污物进入。空气经由行李箱给压缩机供气。空气经由消声器/滤清器吸入，然后进行清洁并排出。温度传感器保护压缩机不会过热，并确保在各种气候与驾驶条件下为空气悬架供气。

图7-70　后桥支柱

图7-71　减振器调节阀

图7-72　空气弹簧支柱，前桥，空气弹簧部分（蓝色）减振器部分（绿色

此供气单元包括（图7-74）：带有电动机的压缩机单元、干运转压缩机、空气干燥器余压维持单元、最大压力限制器、排放回路/阀、带空气滤清器的消声器、压缩机温度传感器（用于过热保护的温度传感器）、带有压力释放阀的气动排放阀以及电磁阀体，其上带有各个空气弹簧支柱和储压器的控制阀，以及一个用于监控储压器的集成式压力传感器。

图7-73　空气弹簧支柱，后桥，空气弹簧部分（蓝色）减振器部分（绿色）

图7-74　供气单元组件

2.压缩机单元

压缩空气利用带集成式空气干燥器的单级活塞压缩机（图7-75）产生。为了防止污物进入气囊和空气干燥器（干燥器滤芯），该压缩机采用所谓的干运转压缩机设计。免润滑轴承与PTFE（聚四氟乙烯）制的活塞环确保它有很长的使用寿命。

排放阀N111、带有压力限制阀的气动排放阀和3个止回阀都集成在空气干燥器壳体中。为了避免过热，压缩机在超过一定温度后会切断。

进气/压缩循环（图7-76）：当活塞向上运动时，空气经过消声器/滤清器从进气接头被吸入曲轴箱。气缸中活塞上方的空气被压缩，然后通过止回阀1流入空气干燥器。经过压缩和干燥后的空气通过止回阀2和压力接头进入阀门和储压器。

旁通气流（图7-77）：在活塞向下运动时，吸入曲轴箱的空气旁通膜片阀然后流入气缸。

图7-75　压缩机单元组件结构

图7-76　进气/压缩循环结构示意图

充气/提升循环：如要给弹簧充气（即升起汽车）时，控制单元需要同时激活压缩机继电器与空气弹簧阀。

图7-77　旁通气流结构示意图

排气/降低循环（如图7-78和图7-79所示）：减振支柱阀N148与N149以及排放阀N111在排气循环中同时启用（打开）。空气弹簧压力送至气动排放阀然后从那里经过空气干燥器、压力限制阀和消声器/滤清器送到行李箱中的备用车轮舱。

图7-78　排气/降低循环结构示意图

图7-79　“排放”循环的气动原理图（示例为后桥）

1—气动排放阀　2—电动排放阀N111　3—消声器/滤清器　4—止回阀1　5—空气干燥器 6—排放节流阀　7—止回阀3　8—止回阀2　9—减振支柱阀N148　10—减振支柱阀N149

气动排放阀（图7-80）：气动排放阀有两个功能（余压维持和压力限制）。为了避免空气弹簧的损坏（空气弹簧气囊），规定最小压力必须维持在3.5bar（余压）以上。余压维持功能确保了空气弹簧系统中的压力在压力释放过程中不会降到3.5bar以下，除非气动排放阀的上游发生泄漏。当施加的空气弹簧压力大于3.5bar时，此阀的阀体克服两个阀门弹簧的弹力向上升起，并将阀座1和2打开。在空气弹簧压力的作用下，空气经过节流阀和止回阀3进入空气干燥器。空气经过空气干燥器后，旁通压力限制阀的阀座和行李箱中备用车轮舱中的排气滤清器。节流阀下游气压的骤减会导致空气相对湿度降低，从而增加了“废气”所吸收的潮气。

压力限制阀（如图7-81和图7-82所示）：在发生以下情况时，压力限制阀保护系统压力不至于过高。例如，当继电器触点或者控制单元发生故障而导致压缩机无法切断时。如果发生这种情况，当压力超过大约20bar时压力限制阀克服弹力而打开，压缩机输送的空气通过滤清器送出。

图7-80　气动排放阀结构示意图

图7-81　压力限制阀结构示意图

空气干燥器：压力系统中的空气必须经过除湿以避免发生以下问题（腐蚀和结冰）。空气干燥器用于给空气除湿。此空气干燥器采用了再生过程，压入水平高度调节系统的空气流经硅酸盐颗粒并在其中进行干燥。该颗粒可以根据温度吸收大气中超过自身固有重量20％的潮气。若干燥后的空气由于操作需要（降低弹簧）而被再次排出，它会从颗粒中流过并吸收颗粒吸收的潮气，再放到大气中。正是这种再生过程，使这种空气干燥器无需保养。它不需要定期更换。由于该种空气干燥器只能在放气过程中再生，所以一定不能用此压缩机给其他容器充入压缩空气。如果系统中有水分或潮气，说明空气干燥器或系统有故障。

储压器：从储压器中抽取压缩空气可以让车辆高度快速升高并且噪声很小。只有在车辆运动中才能给储压器充气。这样就几乎听不到压缩机的运转。如果储压器能够提供足够大的压力，车辆可以在压缩机不工作的情况下升高。当储压器与空气弹簧之间的压差达到3bar时足以升起车辆。该储压器是铝制的，容量为5L。最大操作压力约为16bar。

图7-82　压力限制阀原理图

1—压缩机　2—带压力限制阀的气动排放阀　3—消声器/滤清器

空气供给策略（图7-83）：当车速低于35km/h时，空气主要由储压器提供（如果它可以提供足够的压力）。储压器只有在车速高于35km/h时才充气。当车速高于35km/h时，空气主要由压缩机供给。这种供气策略保证系统可以安静地运行，且可以保存蓄电池的电能。

图7-83　气动空气供给策略原理图

1—气动排放阀　2—电动排放阀N111　3—消声器/滤清器　4—压缩机V66　5—止回阀1　6—空气干燥器 7—排气节流阀　8—止回阀3　9—止回阀2　10—压力传感器G291　11—储压器阀N311　12—减振支柱阀，左后N150　13—减振支柱阀，右后N151　14—减振支柱阀，左前N148　15—减振支柱阀，右前N149 16—储压器　17—支柱，左后　18—支柱，右后　19—支柱，左前　20—支柱，右前

3.电磁阀

该空气悬架总共有六个电磁阀（图7-84）。排放阀N111连同气动排放阀共同构成了一个集成在干燥器壳体中的功能单元。排放阀N111是3/2路阀，并且在关闭后断电。气动排放阀有两个作用：限制压力和维持余压。水平高度调节系统储压器阀N311和四个减振支柱阀N148、N149、N150与N151都在电磁阀体中。电磁阀体中的阀都是2/2路阀，并且在关闭后断电。空气弹簧侧/储压器侧的压力都让阀闭合。为了避免接错压力管路，压力管路上都带有色标。电磁阀体上相匹配的接头上也有色标。(www.xing528.com)

图7-84　电磁阀结构组件示意图

4.传感器

压缩机温度传感器G290（过热保护）如图7-85所示：为了确保系统的有效性，在压缩机气缸盖上装有温度传感器G290。当压缩机温度超过最大许可值后，控制单元J197切断压缩机并禁止它起动。

水平高度调节系统压力传感器G291如图7-86所示：压力传感器G291集成在阀单元中，监控储压器与空气弹簧中的压力。在对上升控制功能进行真实性检查和进行自诊断时需要储压器的压力信息。通过启用各个空气弹簧和储压器的电磁阀，就可确定相应空气弹簧和储压器的压力。空气弹簧或储压器的压力测量在对其进行充气或放气时进行。用这种方式确定的压力由控制单元进行存储和更新。此外，在车辆运行中每6min对储压器压力进行一次附加判定（更新）。G291产生正比于压力的电压信号。

车辆高度传感器G76、G77、G78、G289（高度传感器）如图7-87所示：车辆高度传感器就是所谓的车轮角度传感器。车身高度的变化量被记录下来，并且通过运动连杆转换成角度变化量。所用车轮角度传感器按照电感原理进行工作。输出信号为水平高度调节系统提供一个与角度成正比的PWM（脉冲宽度调制）信号。对于每一侧和每个车桥，这四个高度传感器都是一样的；只有支承和运动连杆是不同的。左右两侧的传感器曲柄偏转相反，因此其输出信号也相反。例如，在悬架压缩时一侧的输出信号上升，另一侧的信号就下降。

高度传感器的设计如图7-88所示：传感器主要由定子和转子构成。定子由一个多层电路板构成，其上有励磁线圈和三个接收线圈以及控制和电子解析单元。三个接收线圈为星形且采用偏置布置方式。励磁线圈位于电路板（定子）的背面。转子连接着连杆并随其运转。闭合导线圈位于转子上。导线圈的几何形状与三个接收线圈相同。

图7-85　压缩机温度传感器G290

图7-86　水平高度调节系统压力传感器G291

图7-87　车辆高度传感器

功能（图7-89）：交变电流流经励磁线圈（定子）后产生一个励磁线圈的交变电磁场（初级磁场）。该交变磁场穿过转子的导线圈。转子导线圈中感应出来的电流反过来也会产生一个转子导线圈交变磁场（次级磁场）。励磁线圈与转子的交变磁场作用在三个接收线圈上，并在其上感应出与位置相关的AC电压。转子中的感应与转子的角度位置无关，接收线圈的感应取决于它们到转子的距离，也就是它们与转子的相对角度位置。由于转子与各个接收线圈的交叠随角度位置而变化，所以接收线圈中的感应电压幅值也随着它们的角度位置而变化。电子解析单元将接收线圈的交流电压进行整流和放大，并使之与三个接收线圈的输出电压成比例（成比例测量）。在该电压求值后，结果被转换成高度传感器的输出信号，并提供给控制单元进行下一步处理。

车身加速度传感器G341、G342、G343如图7-90所示：车身加速度传感器测量车身的垂直加速度。这些传感器的分布：左前轮罩G341，右前轮罩G342，以及行李箱右前侧内衬后的G343。

图7-88　高度传感器的设计结构

图7-89　功能原理图

车轮加速度传感器G337、G338、G339、G340如图7-91所示：车轮加速度传感器直接安装在前桥和后桥的空气弹簧支柱上。它们测量车轮的加速度。水平高度调节系统控制单元使用这些信号以及车身加速度信号，来计算支柱相对车身的运动方向。

加速度传感器的结构与功能（图7-92）：车身与车轮加速度传感器是相同的传感器。这些加速度传感器按照电容测量原理工作。一个柔性固定的质量块m就像在两电容极板之间摆动的中央电极，并按照摆动大小将电容器C₁和C₂的电容量向相反方向解调。一个电容器的极板间距d₁的增加量等于另一个电容器极板间距d₂的减小量。各个电容器的电容量因此改变。电子解析单元为水平高度调节系统控制单元提供一个模拟信号电压。这些传感器具有不同的机械连接件与测量范围（灵敏度）。

传感器测量范围：车身加速度传感器±1.3g，车轮加速度传感器±13g（g=9.81m/s²）。

5.CAN接口

CAN信息交换如图7-93至图7-95所示：空气悬架与减振控制的信息通过动力传动系统CAN总线在水平高度调节系统控制单元J197与联网的控制单元之间进行交换，只有少量接口例外。系统概览部分用示例说明了CAN总线提供的信息以及联网的控制单元接收和使用的信息。

图7-90　车身加速度传感器

图7-91　车轮加速度传感器

图7-92　加速度传感器的电容测量原理

图7-93　CAN信息交换

图7-94　工作原理图

E256—TCS/ESP按钮　E387—减振器调节按钮　E388—水平高度调节系统按钮　F213—驾驶人车门触点开关 G291—水平高度调节系统压力传感器　G337—车轮加速度传感器，左前　G338—车轮加速度传感器，右前　G339—车轮加速度传感器，左后　G340—车轮加速度传感器，右后　G341—车身加速度传感器，左前　G342—车身加速度传感器，右前　J197—水平高度调节系统控制单元

图7-95　工作原理图

=输入信号 =输出信号 =正极 =接地 =CAN总线

N111—水平高度调节系统排放阀　N148—减振支柱阀，左前N149—减振支柱阀，右前　N336　减振器调节阀，左前　N337—减振器调节阀，右前　N338—减振器调节阀，左后　N339—减振器调节阀，右后 V66—水平高度调节系统压缩机电动机

6.其他接口

车门触点信号：此信号是车载电源控制单元的接地信号。用以指示车门或行李箱盖已经打开。它是一种“唤醒信号”，将睡眠模式转换到备用模式。端子50信号（通过CAN）此信号表明起动机已经起动。但在起动操作中切断了压缩机。这样就保护了起动操作并节省了蓄电池的电能。

K线：自诊断信息在水平高度调节系统控制单元J197与诊断测试与信息系统之间进行交换，信息首先通过CAN连线（关键字协议2000）送到组合仪表，然后经过K线送到诊断测试与信息系统。

前照灯光程控制信号：高度调节是分别在两个车桥上进行的。这会暂时降低夜间驾驶的可视距离。辉腾配备了前照灯光程控制（HRC）。前照灯的光程可自动进行动态调整，从而保持恒定的照射锥角。为了避免路面坑洼不平造成的经常性的且不必要的高度调节，在车辆相对恒速驾驶、没有或几乎没有车轮加速度时，其水平高度调节系统响应时间很长。

例如，在高速公路模式下进行高度调节时，空气悬架控制单元J197发送一个电压信号给前照灯光程控制单元J431。HRC立即做出反应，并根据车身位置变化调整照射光锥形角。

高度改变程序：升起——后桥随前桥升起，降下——前桥随后桥降下。

紧急运行模式：当传感器、执行机构有故障或者控制单元发生内部故障时，空气弹簧控制系统与减振控制系统都会采用已存储的紧急运行模式。控制操作在某些情况下受到限制，并且故障存储器中置入故障条目。在这些情况下，会发出“高度调节故障”或“减振器故障”警告，并在组合仪表上出现一个警告符号，该车必须送到修理厂修理。