保时捷Panamera G2空气悬架系统原理与故障维修

陈 琨，刘春梅

（湖南汽车工程职业学院，湖南 株洲 412001）

1 Panamera G2空气悬架的特点

2017款Panamera车间代码G2，与前一代相比在技术、外观、性能等方面有了很大的改变。空气悬架系统是选装配置，只在GTS和Turbo版中是标准配置。Panamera G2的空气悬架集成了减震器的主动控制系统、车辆水平高度控制系统、弹簧系数控制系统以及基于车辆自身移动传感器的探测系统，称为电子底盘平台 （ECP：Electronic Chassis Platform）。除具有调节和维持车辆水平高度的功能外，还可以防止车辆俯仰和侧倾，避免高速时高度过高，防止车辆托底等作用。此外，ECP还有测量、计算和提供与车辆整体状况相关的信号，以及计算前桥和后桥之间的滚动力矩分配的任务。

1.1 空气悬架的调节

空气悬架系统主要控制空气弹簧的刚度和减震器的硬度。前悬架的空气弹簧与减震器集成在一个总成里。前空气弹簧有3个腔室和2个容积切断转换阀，减震器是带有活塞阀的双管式减震器，可连续调节反弹和压缩力度。后悬架的空气弹簧与减震器是分开的，原理与前悬架的相同。

当车辆行驶速度低于限制速度时，腔室1、腔室2和腔室3都有空气压力，弹簧硬度为软状态；当车辆行驶速度高于限制速度时，腔室1和腔室2有空气压力，弹簧硬度为动态1的状态。当车辆处于纵向加速度1时，腔室1和腔室3有空气压力，弹簧硬度为动态2；当车辆处于纵向加速度2时，只有腔室1有空气压力，弹簧硬度为硬状态。当车辆处于横向加速度1时，腔室1和腔室3有空气压力，弹簧硬度为动态2；当车辆处于横向加速度2时，只有腔室1有空气压力，弹簧硬度为硬状态。

1.2 水平高度的控制

1）水平高度控制位置 标准悬架模式下，车身处于标准高度时，只能向上到举升高度，不能降低车身；运动悬架模式下，车身处于标准高度时，可以升高车身和降低车身高度；运动升级悬架模式下，车身处于低位高度，可以往上到标准高度和举升高度。

2）水平高度控制策略 水平高度可以手动和自动调节。车速低于30 km／h时，可以手动升高和降低车身高度；车速高于30 km／h时，可以自动降低车身高度，同时也可以在标准高度与低位高度之间进行手动调节。

3）水平高度控制条件 当车辆处于静止状态且发动机未运转时，且蓄压器压力足够的情况下，车身高度能迅速进行调节；当车辆处于驾驶状态时，车身高度可以进行调节。另外，只有当车辆上的全部4个车门都关闭时，才有可能向下调节，行李厢盖打开对高度调节没有任何影响。

2 新款Panamera G2空气悬架组成及控制功能

2.1 空气悬架系统组成

空气悬架系统包括空气弹簧压力调节和减震器硬度调节。4个车轮加速度传感器、4个车身加速度传感器和4个水平高度传感器输入加速度和水平高度数据。空气弹簧调节系统由压缩机、电磁阀组、压缩机控制单元、蓄压器、切断转换阀和管路组成。减震器硬度调节由ECP控制减震器内部活塞阀来实现。空气悬架系统如图1所示。

图1 空气悬架系统的组成

2.2 底盘控制系统的显示与操作

Panamera G2的底盘状态可以在仪表、PCM（Porsche Communication Management system：保时捷通信管理系统）和中控台上显示。操作方面采用了新的操作理念：一是通过PCM触摸屏在驾驶模式菜单项和底盘菜单项中设置，可以选择舒适 （标准）、运动、运动升级等模式；第2种情况分有没有Sport Chrono组件。若配备了Sport Chrono组件，则通过运动型方向盘上的模式开关来设置；若没有配备Sport Chrono组件，则通过中控台上的运动按钮和个性化按钮来设置。

2.3 减震器控制功能

减震器控制由PASM （Porsche Active Suspension Management system：保时捷主动悬挂管理系统）系统负责。PASM系统是一种电子减震器系统，它通过调节各个车轮的最佳减震力来提高驾驶安全性、驾驶动态性和舒适性。ECP控制单元负责执行调节操作，能够在几毫秒内计算和调节所需的减震力。系统根据车辆传感器提供的信息计算减震器硬度。系统针对车辆的每个车轮持续进行这项计算。

2.4 车身高度控制功能

车身高度控制原理如图2所示。它由空气弹簧系统负责，该系统是一个开放式的系统。在举升悬架时，空气由压缩机和蓄压器供给；在降低悬架时，空气从弹簧排放到大气中。空气弹簧通过单独的空气管路与电磁阀组相连接，电磁阀组由ECP进行控制，并且调节每个空气弹簧的空气量，以便保持驾驶员设置的水平高度。电磁阀组管路与压缩机和蓄压器相连接。根据部件中的压力状况，从蓄压器、压缩机或者蓄压器和压缩机 （增压模式下）执行举升请求。在降低车身高度时，空气通过压缩机从弹簧排放到大气中。压缩机由一个两级压缩机单元和一个干燥器构成，增压和空气通风过程中空气始终流过干燥器，空气通过压缩机中的通风电磁阀排放到环境中。可通过电源释放电路执行强制通风，从而避免空气供应系统中的背压。

压缩机中有一个压力控制阀，确保用于通风的系统中的最低剩余压力。因此空气弹簧可维持至少3 bar的最低剩余压力，并避免空气弹簧的扭曲或压缩。压缩机中还有一个增压阀，在蓄压器增压较低时，用大约15 bar的空气压力启用该阀，以便快速举升车身。压缩机的启动电流由压缩机控制单元调节，避免启动中欠压或过压峰值，以保证车辆电气系统的主动保护。压缩机控制单元还包含温度传感器，用于防止压缩机过热。

电磁阀组安装在一个塑料壳体中。它由5个电磁阀构成，4个用于弹簧滑柱的电磁阀，1个用于蓄压器的电磁阀。用于实现增压 （BOOST）功能以及向外界环境排气的电磁阀整合在压缩机内。电磁阀组通过电磁阀切换和调节各个压力回路中的压力。电磁阀组中集成了用于测量当前系统压力的压力传感器，用于测量弹簧和蓄压器中的静态压力，ECP控制单元在此测量的基础上决定要使用的压力源 （压缩机、蓄压器）。压力传感器也用于检测该系统中的泄漏和故障。

3 故障案例

3.1 故障现象

一辆2017款Panamera G2仪表盘显示底盘系统故障，通过PCM选择车辆控制设置中底盘内的车用千斤顶模式时，不能确定选择。询问车主表示在拆卸后轮时，曾经插拔过水平高度传感器的插头。

3.2 故障诊断

连接PIWIS TESTER 3到车辆OBD诊断插座上，读取PASM故障记忆。显示故障代码为：C103715，水平高度传感故障，断路／对B+短路；C103914，水平高度控制阀故障，断路／短路搭铁；高度传感器校准。

因为是插拔了水平高度传感器造成的故障，所以怀疑插头连接有问题，于是重新连接水平高度传感器的插头，并确认连接可靠。然后，清除故障记忆，发现故障记忆不能清除。可能是没有对水平高度传感器进行校准，于是又校准车身水平高度传感器，在输入高度实际值时，显示“系统不接受实际测量值”。

3.3 故障原因分析

1）水平高度传感器插头拔下后，长时间没有插回，ECP没有接收到数据判断为传感器故障，插头连接好后，也不能识别，所以传感器的故障码不能清除。

2）在高度传感器校准过程中，检测仪可能不会接受输入的高度值，意味着至少有一个值出现了异常，即该值超出了控制单元中存储的车辆高度容差范围。出现这种情况的可能原因如下：之前执行过不正确的校准 （如输入了不正确的测量值）；车身水平高度传感器出现故障 （如因车身水平高度传感器连杆或固定器弯曲而导致的故障）。在确定车身高度时，车身高度测量值由从翼子板下边缘到传感器的上边缘的高度加上测量值传感器的半径。如果输入值遭拒，则要输入根据受影响车辆位置处的实际值和所需值的平均值。

3.4 故障排除

连接好水平高度传感器，让车辆以15 km／h的速度行驶一段距离，以动态识别水平高度传感器。然后连接诊断仪，在基本设置中可以识别到传感器重新安装，故障记忆也可以清除了。

最后进行高度传感器的校准。在保养／修理选项中选择底盘控制空气弹簧，选择操作开始中的高度传感器校准，并按要求设定车辆，实际测量值为460 mm，所需值为414 mm，输入平均值437 mm，系统接受了，校准成功。

察看仪表中显示的底盘系统故障没有了，PCM中的车用千斤顶模式也可以选择了，再操作车身高度可以举升和降低了，故障排除。

4 总结

1）在 Panamera G2上使用了全新和进一步开发的底盘控制系统。ECP充当若干底盘系统的集成平台。此外，它包括用于减震器的主动控制系统、车辆水平高度控制系统（行车高度）、弹簧系数控制系统以及车辆自身移动的基于传感器的探测系统。

2）空气悬架负责根据需要调节和维持车辆水平高度。它会降低车辆的举升、俯仰和侧倾移动。空气悬架可以避免高速范围内的加高高度，并且还可以防止车辆托底。

3）可在前 PCM触摸屏上通过“驾驶”菜单项选择用于底盘控制系统的设置和功能。底盘弹簧系数、PASM、后桥转向系统的当前选择的设置显示在此处。配备Sport Chrono组件的车辆可以通过方向盘上的旋转选挡开关选择驾驶模式。

4）当出现更换控制单元、更换水平传感器、车辆的高度值偏离了所需的高度值、对车辆执行提升操作后，车辆向一侧倾斜等情况时，如果举升模式已启用，要在公路上试驾车辆，因为举升模式会关闭，且车辆会进行自我校正。如果上述方法无效，请检查系统是否存在故障，然后校准系统。确定一个校正值并将该值永久性地存储在控制单元中，以此校准车身水平高度传感器。