(上接前文)
上面我们对转向角方面做了检查调整、匹配验证,接下来就需要考虑车身稳定控制单元DSC的另外一个重要传感器参数了,那就是“DSC行驶动态传感器”,也就是我们所熟知用于监控车身状态的“惯性及偏摆率传感器”。我们知道自G系列车型开始,该动态传感器不再集成在底盘中央单元ICM中,而是与气囊控制单元ACSM集成在一起,气囊控制单元安装在驾驶室内手扶箱下面车辆的重心位置,考虑到车辆并没有事故和拆装记录,我们只是重新校准了该DSC行驶动态传感器(如图12所示)。
图12 执行DSC动态传感器匹配
接下来,再次满怀信心地进行了路试,然而希望越大失望就越大!路试发现胎压监视系统的初始化数值还是无法增长,始终为0%!
再次仔细回顾该车的维修经过,结合现有的系统原理知识,我们已经排除了轮胎及轮速信号、制动及手制动开关信号、转向角及动态传感器的信号。难道真的是控制单元软硬件问题,还是有未知的参数影响DSC的工作?这样看来这次真的遇到了一块“硬骨头”,但是再硬的骨头也得啃!
当前,基本可以肯定确认的方面有轮胎及轮速、制动及手制动开关信号,因为这些信号在诊断仪的显示数据完全正常,并与同款正常车辆也对比确认了;而转向角也调整并重新匹配了,应该没有问题。接下来还需要验证DSC动态传感器的信号准确度及控制单元的软件问题,至于DSC控制单元的硬件方面,我们想可能性是最低的,车辆之前该功能正常,硬件也不至于突然就损坏,损坏也不会只影响胎压监视系统的功能而不影响整个车身稳定控制系统的功能。
对比验证DSC的动态传感器,其中有3个信号:漂移速率传感器(也就是我们所说的旋转度传感器)、横向加速度传感器、纵向加速度传感器(如图13所示);我们在相同的路面上转向/直行加减速,该传感器显示信号值与同款车类似,看不出有异常;所以我们暂时认定其数据正常。接下来检查验证控制单元DSC的软件方面,查阅该车的历史数据,最近半年并没有发现该车有刷软件、修改车辆配置的操作,车辆软件及配置数据均为原车数据,并且在之前的维修过程中,已经下载导入原厂VO(vehicle order:车辆配置代码)并编程了,其主控单元DSC中的软件程序肯定为原厂程序;为了更深入验证软件中的功能是否开启,笔者也请软件方面的专家使用专家工具对DSC控制单元中的相关通道验证,同事回复笔者:DSC控制单元内RPA胎压监控功能已开启,软件功能上没有问题。
图13 DSC动态传感器信号数据
从上述分析验证来看,基本排除了我们能想到的剩余可能,似乎只剩下硬件问题的可能,但是笔者又总觉得不像硬件问题,似乎还有我们未知领域的信号影响了胎压监控系统的功能,那又是什么呢?反复细致就所有细节进行了沟通,我们得出下面的故障维修流程:
轮胎钢圈撞击→轮胎亏气→继续行驶→发现亏气没有报警→进厂维修→更换轮胎钢圈→胎压初始化复位→路试无法初始化→倒换轮胎组无效→清洗轮速传感器无效→验证轮速数据正常→拆除加装设备无效→验证轮胎周长正常→验证轮速传感器信号强度正常→重调定位数据→转向角匹配无效→动态传感器匹配无效→验证动态传感器数据无异常→验证控制单元软件无异常→故障依旧……
车辆进行了十几个步骤的检查验证工作故障却依旧存在,我们感觉问题根源还是隐藏的很深。看来需要从哪里跌倒就从哪里开始,我们决定再从源头那里找找线索。车辆轮胎钢圈不是有撞击吗?那就检查底盘,却发现一个意想不到的结果:左后侧悬挂部件有一个纵置摆臂似乎有一点点变形(位置如图14所示)!莫非是这个纵置的摆臂变形而导致的车身行驶动态不好进而引发胎压系统不进入工作?可现实测量的后轮定位数据却看不出任何异常啊!果然,在更换了左后侧的纵置摆臂之后,再次路试胎压监控系统的学习值顺利的增长到100%(如图15所示)!而轮胎初始化学习成功后,接下来对某侧车轮放气30%,然后继续直行稳定行驶,不出5km,车辆也出现了胎压过低的警告信息提示(如图16所示)。至此,拍下报警信息证据,已证明气压监视系统工作正常,车辆维修工作彻底结束!
图14 变形的纵向摆臂位置
图15 初始化成功的胎压校准值
图16 放气测试后的报警信息
故障故障虽然维修处理结束,但是带给笔者的感受却十分深刻和震撼的,这里面不仅有对此案例本身的认知,更有对整个间接式轮胎气压监视系统的深层逻辑控制的感悟。
(1)从该案例的故障本身角度来讲,对于一个纵置臂的问题为何影响了胎压系统的工作?我想这也是很多技师最想了解的内容。对于G系列车型开始,宝马采用五连杆式的后桥结构,可实现精准的车轮导向和行驶动态性能。实际上我们先看该部件连接关系,从部件的图中我们看到该纵置臂一端是连接到后桥车轮上,另一端又连接到车身上;这样的话当整个车轮随着路面起伏上下颠簸运动时,纵摆臂的一端就是上下运动的,另一端连接到车身不动作。接下来我们再看下实物图,很明显该纵置摆臂上安装了一个车身高度传感器(如图17所示)。
图17 左后纵置臂与车身高度传感器
显然,弯曲变形的纵置臂虽然没有影响到定位数据的准确性,但却会直接影响到车身高度信号的准确性;对于车身高度信号,对于配置空气减震的车型来看有4个车身高度传感器(每侧轮都有1个),其高度信号会发送至车身高度控制单元VDP中,DVP在通过总线告知给车身模块用于其他控制功能;而对于没有装备空气减震的车型来讲,仅有两个高度传感器信号(左前/左后分别1个),其高度信号直接送给车身控制模块BDC中用于大灯调节及其他控制功能。那么我们再来看一看整个高度传感器的逻辑框架图(如图18所示),虽然手册并没有明确表明高度控制为何要加入网关BDC及车身稳定控制单元DSC的意义,但是画图的工程师也不会无缘无故的加进来,那为何就不把底盘控制中的分动器VTG、电子转向机EPS加到图中?显然这里面是有一定逻辑关系的。根据本则实际案例的结果我们可以很轻易看出,不正确的车身高度信号输入给车身稳定控制单元DSC后,DSC会认定车身高速不正常,从而无法进入到轮胎气压监视的胎压初始化程序中。那么不同的车身高度又代表什么含义?虽然并没有任何人告诉笔者,但是笔者可以肯定有一个意义变量:装载重量!因为载重的不同肯定会影响轮胎变形量,其滚动半径/周长也一定会受到影响!这也从另一个侧面看出,车身高度信号对于DSC判断车辆的姿态状态肯定会影响间接式胎压系统的工作。
图18 车身高度控制逻辑图
(2)而对于整个间接式胎压监控系统,我想各位同仁应该很清楚其原理:控制单元监控轮速信号,轮胎亏气后转动半径减小、车速增加,从而判定该侧车轮胎压亏气,从而出现警告提示。这种间接式胎压监控系
统在最早标致/雪铁龙车型上开始装备车辆,因其不增加额外成本,仅靠ABS的软件算法就实现一定的胎压监控功能,所以先后被很多品牌厂商所应用,如奔驰/大众、通用/福特、丰田/日产等厂商;虽然随着法规的完善,当前被更可靠的直接式胎压监控系统TPMS所取代,但是作为上一个时代产品也广泛地应用在我们国内的市场中,所以同样也需要被我们售后维修人员所掌握了解,我们所需掌握的不仅仅是其工作原理,更需要我们掌握这类间接式监控系统的技术特点、信号输入输出参数及实际使用影响因素。
在早期的车型中,因为车辆仅装备制动防抱死ABS系统,没有引入稳定控制,所以该系统不会去参考车辆的动态行驶参数等信息,仅依靠4个轮速信号,制动/手制动开关、胎压复位开关等信号就实现了整个间接式测量计算功能。而现代汽车上的间接式胎压监控系统绝不再是简单的监控轮速传感器,而是通过各种渠道获取各种参数,经过复杂的程序排除干扰、补偿影响因素来提高监控精度,避免无报警的出现。在此,笔者简单的罗列一些我们所熟知的输入输出信号及系统的使用要求(如表所示)。
表中很容易理解轮速传感器的作用,而对于其他的输入参数可能有些陌生,在此笔者简单解释一下:控制单元借助转向角来判定车辆是否转向,如果转向就启用对角线法进行轮速补偿修正;借助车辆动态传感器判定车辆姿态,判定是否有侧滑风险,启用ABS/ESP功能后退出胎压监控程序;采集发动机力矩的信号主要则是为了判断车辆是否有驱动打滑的风险,经过标定好的算法判定如果驱动轮打滑,轮速也就一定出现偏差,所以程序会尽量补偿修正这个干扰或退出胎压监控程序;而车身高度信号,在上面的实际案例中也体现得淋漓尽致了,控制单元会借助车身高度信号判定车辆装载重量,从而消除轮胎半径的影响,只不过该案例不正确的高度没有超出设置故障码的阈值,但却达到了胎压初始化程序中认定的合理车深高度,从而退出初始化学习程序;而接下来的这些开关信号就比较容易理解了,车辆出现制动/手制动信号,控制就会退出工作模式;而复位信号有的车型有实物开关,有的则是借助信息菜单实现胎压的复位信号。
那么在我们的实际工作当中,哪些因素会影响到间接式胎压监控系统的工作呢?其实我们同样也可以通过表中内容来推断。其中最主要的就是轮胎的滚动周长了!有的同仁可能会十分简单地理解为轮胎的胎压及型号两项,但来自实际案例表明:轮胎的品牌、花纹深度、轮胎温度、载荷、磨损、摩擦系数等等因素都会有一定的影响!例如:胎压值每变化100kPa就会导致0.3%的周长变化;轮胎花纹每变化1mm,周长就变化6.28mm;同样轮胎的温度、载荷肯定也会影响滚动的周长。笔者遇到一则最极端的案例,因制动系统阻滞力问题导致了该侧轮胎问题明显高于正常车轮,冷态时胎压明明一致,使用一段时间就发现了该侧轮胎轮速异常。可能有同仁很难理解不同品牌的轮胎/型号完全一致为何能影响滚动周长?这是因为每个品牌的轮胎,其橡胶配方不同,软硬度也就不同,与地面的摩擦系数也不同,所以就会影响滚动周长,也就会出现系统无法正常工作的情况。所以使用相同品牌型号尺寸、花纹深度大致的轮胎也就成了所有厂商的必须要求了。
此外,对于初始化胎压学习方面来讲,我们会看到早期车型并没有速度范围一说,而现在先进的一些车型,会单独的设计几个不同的监控速度范围,因为车速的不同其滚动周长的影响因素效果也不同。如宝马车型会设计为0~100,100~190、190以上三个速度区间;甚至有些车型会设计为15~70、70~100、100~130、130~160、160~190、190以上等多达五个或以上的速度区间。这里面笔者认为,速度区间设计越多,所需的阈值资源越多、监控越复杂,识别能力越精确。但是鉴于车辆的常用车速,我们一般仅需要初始化学习常用的速度范围,对于不太实用的190km/h以上速度的适应值,也没有必要学习出来,以免影响工作效率和成本。而在车间进行实际的轮胎及底盘维修时,就需要考虑是否要进行胎压初始化的学习了;例如:我们在更换或修补轮胎、轮胎换位,甚至调整胎压或进行底盘维修后,都需要车间技师进行胎压监视系统的复位并进行再适应的胎压初始化学习了。
根据上面的理论分析,其实我们还应该了解到,间接式类型的胎压监控系统是无法同时监控到两个或以上车轮的亏气情况,同时对于几个车轮同时缓慢泄气的情况也无法检测到。所以,面对客户的质疑与抱怨,只有我们真正地理解掌握了相关原理,才能清晰的与客户解释或做出合理准确的维修方案。
以上就是本则案例的维修经历及其系统的控制逻辑解析,笔者希望借此案例给各位维修同仁带来一定的启发,我们不仅仅要简单的认识到系统的工作原理,更要探究深层的控制逻辑以及影响因素,只有深刻理解其控制逻辑才能合理向客户解释误报警或不报警的可能,才能准确地制订检测维修方案,快速地找到故障点! 最后,笔者特意感谢在此案例中认真施工、全力配合检测并提供大量信息与线索的维修人员,也感谢在该车漫长维修过程中,给予笔者各种支持和帮助的朋友及同事!